Peltierjev element iz diod. Peltierjev element: značilnosti, princip delovanja in uporaba

Peltierjev element je svetu znan že dolgo časa. Že v 18. stoletju je francoski urar Jean-Charles Peltier povsem po naključju odkril nov učinek na meji dveh kovin: bizmuta in antimona. Sestavljen je bil iz ostre spremembe temperature kapljice vode, nameščene med kontakti, ki se je ob uporabi toka spremenila v led. Ta lastnost je postala nova za urarja, saj do tega trenutka noben znanstvenik na svetu v svojih materialih ni predstavil takšnih informacij.

Čeprav je bil učinek zanimiv, takrat ni našel praktične uporabe, kar je bilo posledica majhne količine elektronske opreme, ki bi zahtevala intenzivno hlajenje. Po 2 stoletjih Znanstvenikovo odkritje so si zapomnili, ker je bila nujna potreba po izdelavi naprave, ki bi lahko zagotovila kakovostno hlajenje grelnega mikroprocesorskega kristala.

Kot rezultat številnih študij na tem področju in velikega števila praktičnih poskusov so znanstveniki ugotovili, da lahko termoelektrični par ustvari zadostno količino mraza za normalno delovanje skoraj vsakega mikroprocesorja. In zahvaljujoč njihovi majhnosti so se jih naučili integrirati v ohišja mikrovezij in tako zagotoviti lasten notranji generator hladu.

Odkritje Jean-Charlesa Pelteja je bil velik zagon za celotno industrijo proizvodnje mobilnih hladilnih enot. Danes lastnost termoelektričnega elementa uporablja v naslednjih tehnikah:

• prenosni hladilniki;
• avtomobilske klimatske naprave;
• prenosni hladilniki;
• kamere, teleskopi in še veliko več.

Aktivno se uporabljajo za hlajenje mikroprocesorjev in drugih elektronskih komponent. Poleg neposrednega hladilnega učinka so mnogi začeli uporabljati Peltierjev element kot generator. Primer, kaj bi lahko bilo svetilka s 3 elementi.

Malokdo ve, da so vojaki za radijsko zvezo s poveljstvom postavili na ogenj poseben lonec in skuhali čaj, pripravili kašo in druge gospodinjske pripomočke, hkrati pa preko prenosne radijske postaje prenašali potrebne informacije..

Kako narediti element Peltier z lastnimi rokami?

Veliko ljudi zanima vprašanje, kaj je Peltierjev element z lastnimi rokami, kako ga narediti doma? To bo zahtevalo zelo natančno dozirano dodajanje različnih snovi in ​​materialov. Takšne naprave je nemogoče narediti doma, ker zahteva tehnologijo in potrebne metode obdelave kovin. Prav tako so v istih laboratorijih potrebni posebej čisti materiali, kar je doma nemogoče doseči. Zato je mogoče nedvoumno odgovoriti na vprašanje, kako narediti Peltierjev termoelektrični modul. Ni šans. Toda za izgradnjo učinkovitega hladilnega sistema so obstoječa znanja povsem dovolj.

Izdelava Peltierjevega elementa iz diod

Obstaja mnenje o tem, kaj je mogoče storiti diodni termoelektrični modul. Dejstvo je, da sta vsak par različnih polprevodnikov dva materiala s p in n prevodnostjo. In dioda je prav to. Za zaznavanje sprememb v prevodnosti pri segrevanju je potrebno izbrati določene elemente. Toda nobene diode ne bodo pomagale doseči nizke temperature na površini naprave. Pri uporabi velikega toka je mogoče doseči le ogrevanje.

Radioamaterji kot temperaturni senzor uporabljajo diode majhne moči v steklenem ohišju. Ko sta povezana v nasprotni smeri in se ogreta, se spoj začne odpirati in prepušča tok v nasprotni smeri. Vendar ne bo proizvajal električne energije.

Kako deluje element Pelte?

Peltierjev termoelektrični modul v poenostavljeni obliki je par plošč iz različnih kovin, ki so lahko bizmut, antimon, telur ali selen. Med njima je par polprevodnikov n- in p-tipa z različno prevodnostjo. Vse so sestavljene iz različnih kovin termoelektrični pari zaporedno povezani v eno vezje. Rezultat je nekakšna matrika velikega števila posameznih termočlenov, ki se nahajajo med dvema keramičnima ploščama.

Termoelektrični modul, ki ga tvorijo termoelementi, je izdelan v enem samem majhnem ohišju. Če jih povežemo zaporedno ali vzporedno, je mogoče povečati hladilni učinek ali ustvariti električno energijo. V hladnejšem načinu je pozitivni priključek matrike povezan s prvim parom z vodnikom tipa n, negativni kontakt je povezan z vodniki tipa p. Kot zunanje obloge se uporablja posebna keramika iz aluminijevega oksida in nitrida. To zagotavlja najboljši prenos toplote na obeh straneh pri visokih in nizkih temperaturah.

Število termočlenov v modulu ni z ničemer omejen in jih je lahko do nekaj sto. Več kot jih je, boljši je učinek hlajenja. Za povečanje učinkovitosti Peltierjevega elementa je na njegovi hladni strani pritrjen radiator z največjo površino prenosa toplote. Razlika v temperaturi med ploščama mora biti vsaj dve desetini stopinj.

Ko na plošče pride napetost, postane ena stran vroča, druga pa hladna. Ko se polarnost napajalne napetosti spremeni, se temperatura plošč zamenja.

Glede na kompleksnost in sposobnost izdelave termoelektričnega elementa ni mogoče izdelati z lastnimi rokami. Še vedno pa obstajajo obrtniki, ki ponujajo svoj razvoj. Učinek je opazen, vendar je nemogoče doseči povečanje učinkovitosti brez posebnega raziskovalnega laboratorija. Najdete lahko celo video o tej temi z navodili po korakih.

Lastnosti Peltierjevega elementa

Do lastnosti element na osnovi bimetalnih parov mora vključevati:

Prikaz formule

Peltierjev učinek vključuje pretok toka skozi stik dveh kovin z različno prevodnostjo. Posledično se sprošča toplota ali hlad, kar je odvisno od smeri toka toka.

V formulačnem izrazu lahko Peltierjev učinek prikažemo:

Q p=P12 j, kjer je P12 Peltierjev koeficient. Indikator je odvisen od vrste uporabljene kovine in njenih termoelektričnih lastnosti.

Poleg prednosti ima naprava tudi nekaj pomanjkljivosti, ki vključujejo:

Nizka učinkovitost. Da bi dosegli znatno temperaturno razliko, je treba na plošče dovajati dovolj velik tok.

Za učinkovito odvajanje toplotne energije je potrebno zagotoviti radiator.

Generatorski način Peltierjevega elementa

Odkritje Jacquesa-Charlesa Peltierja je svet dobesedno obrnilo na glavo, saj lahko napravo uporabljamo kot univerzalni generator toplote in mraza. Poleg teh funkcij je bil opažen še en pomemben učinek - generatorski način. Če toplo stran naprave segrevamo in hladno stran ohlajamo, potem se na sponkah pojavi potencialna razlika in ko je tokokrog sklenjen, začne teči tok.

Generator na osnovi Peltierjevega elementa To lahko storite sami in ne zahteva posebnih veščin. Vendar morate razumeti, da material, ki ga uporabljajo kitajski razvijalci, nima idealnih lastnosti, ki bi jim omogočile pridobitev največje energije. Termoelektrični moduli, ki so na voljo v prodaji, zadostujejo za:

• polnjenje mobilnih naprav;
• napajalnik za LED osvetlitev;
• izdelava avtonomnega radijskega sprejemnika in druge namene.

Na to temo lahko najdete veliko videoposnetkov s podrobnim opisom vseh stopenj. Torej, če želite narediti termoelektrični modul za pridobivanje energije, potem je to povsem mogoče.

Prvi korak je naročilo potrebnega števila Peltierjevih elementov ob upoštevanju njihovih značilnosti. Naprava z močjo 10 W na istem e-Bayu stane 15 dolarjev. In to bo povsem dovolj za polnjenje pametnih telefonov. Nato je treba zagotoviti učinkovito odvajanje toplote. Za te namene lahko oblikujete tekočinski hladilni sistem z naravno cirkulacijo. In segrejte vročo stran s katerim koli virom toplote, vključno z odprtim ognjem. Kot rezultat vsak radioamater lahko sam naredi odličen termoelektrični generator, ki ga lahko vzamete s seboj na pohod, ribolov ali na podeželje.

Ena standardna celica proizvede 5 V in 1 W moči, kar je dovolj za manjšo razsvetljavo. Na primer za izdelavo svetilke, ki jo ogreva toplota vaših rok. V prodaji so tudi že pripravljeni elementi z izhodno napetostjo do 12 V.

Prenosna termoelektrična peč z generatorskim načinom

Danes lahko najdete veliko načinov za izdelavo dokaj učinkovitega termoelektričnega generatorja, ki temelji na elementu Peltier z lastnimi rokami. Kot eden od njih - prenosna peč s kuriščem iz starega računalniškega napajalnika. Sam Peltierjev termoelektrični element je pritrjen na eno od stranic ohišja s toplotno pasto z impresivno velikim radiatorjem. Ta namestitev vam bo omogočila pridobivanje toplote na katerem koli priročnem mestu, kuhanje hrane in polnjenje telefona.

Veliko novih električarjev zanima eno zelo priljubljeno vprašanje - kako narediti električno energijo brezplačno in hkrati avtonomno. Zelo pogosto, na primer, ko se odpravite v naravo, katastrofalno primanjkuje vtičnice za polnjenje telefona ali prižiganje svetilke. V tem primeru vam bo pomagal domač termoelektrični modul, sestavljen na osnovi elementa Peltier. S takšno napravo lahko ustvarite tok z napetostjo do 5 voltov, kar je povsem dovolj za polnjenje naprave in priključitev svetilke. Nato vam bomo povedali, kako narediti termoelektrični generator z lastnimi rokami, s preprostim mojstrskim razredom v slikah in z video primerom!

Na kratko o principu delovanja

Da boste v prihodnosti razumeli, zakaj so potrebni nekateri rezervni deli pri sestavljanju domačega termoelektričnega generatorja, se najprej pogovorimo o zgradbi Peltierjevega elementa in njegovem delovanju. Ta modul je sestavljen iz serijsko povezanih termočlenov, ki se nahajajo med keramičnimi ploščami, kot je prikazano na spodnji sliki.

Ko električni tok teče skozi takšno vezje, se pojavi tako imenovani Peltierjev učinek - ena stran modula se segreje, druga pa ohladi. Zakaj potrebujemo to? Vse je zelo preprosto, če ravnate v obratnem vrstnem redu: segrejte eno stran plošče in ohladite drugo, v skladu s tem lahko ustvarite električno energijo nizke napetosti in toka. Upamo, da je na tej stopnji vse jasno, zato preidemo na mojstrske tečaje, ki bodo jasno pokazali, kaj in kako narediti termoelektrični generator z lastnimi rokami.

Mojstrski tečaj montaže

Tako smo na internetu našli zelo podrobna in hkrati preprosta navodila za sestavljanje domačega generatorja električne energije na osnovi peči in Peltierjevega elementa. Za začetek morate pripraviti naslednje materiale:

• Sam element Peltier s parametri: največji tok 10 A, napetost 15 voltov, dimenzije 40 * 40 * 3,4 mm. Označevanje – TEC 1-12710.
• Star napajalnik iz računalnika (od njega je potrebno samo ohišje).
• Stabilizator napetosti z naslednjimi tehničnimi lastnostmi: vhodna napetost 1-5 voltov, izhodna napetost – 5 voltov. To navodilo za sestavljanje termoelektričnega generatorja uporablja modul z izhodom USB, kar bo poenostavilo postopek polnjenja sodobnega telefona ali tablice.
• Radiator. Lahko ga takoj vzamete iz procesorja s hladilnikom, kot je prikazano na fotografiji.
• Termalna pasta.

Ko ste pripravili vse materiale, lahko nadaljujete z izdelavo naprave sami. Da bi vam bilo bolj jasno, kako sami izdelati generator, nudimo mojstrski razred po korakih s slikami in podrobno razlago:

Termoelektrični generator deluje na naslednji način: v kurišče položite les, ga zažgete in počakate nekaj minut, da se ena stran plošče segreje. Za ponovno polnjenje telefona mora biti razlika med temperaturama na različnih straneh približno 100 o C. Če se hladilni del (radiator) segreje, ga je treba ohladiti na vse možne načine – nežno ga polijte z vodo, postavite skodelico led na njem itd.

In tukaj je videoposnetek, ki jasno prikazuje, kako deluje domač električni generator na drva:

Pridobivanje električne energije iz ognja

Računalniški ventilator lahko namestite tudi na hladno stran, kot je prikazano v drugi različici domačega termoelektričnega generatorja s Peltierjevim elementom:

V tem primeru bo hladilnik porabil majhen delež moči generatorskega agregata, vendar bo nastali sistem bolj učinkovit. Poleg polnjenja telefona se lahko Peltierjev modul uporablja kot vir električne energije za LED, kar je enako uporabna možnost za uporabo generatorja. Mimogrede, druga različica domačega termoelektričnega generatorja je po videzu in zasnovi nekoliko podobna. Edina nadgradnja, poleg hladilnega sistema, je možnost nastavitve višine t.i. gorilnika. Da bi to naredil, avtor elementa uporablja "telo" CD-ROM-a (ena od fotografij jasno prikazuje, kako lahko sami naredite dizajn).

Če s to metodo naredite termoelektrični generator z lastnimi rokami, lahko imate na izhodu do 8 voltov napetosti, zato za polnjenje telefona ne pozabite priključiti pretvornika, ki bo na izhodu pustil le 5 V.

No, zadnja različica domačega vira energije za dom je lahko predstavljena z naslednjim diagramom: element - dve aluminijasti "opeki", bakrena cev (vodno hlajenje) in gorilnik. Rezultat je učinkovit generator, ki vam omogoča ustvarjanje brezplačne električne energije doma!

S preprostimi napravami lahko izkoristite izgubo toplote zaradi ogrevanja zraka ali tekočin. V tem članku vam bomo povedali, kako uporabiti odpadno energijo peči, kotlov in odprtega ognja in jo pretvoriti v enosmerni električni tok nizke moči.

Vsak kemični proces se pojavi s sproščanjem različnih vrst energije. Tako močan vir, kot je zgorevanje, je bil uporabljen ves čas. Lahko ga imenujemo primarni vir toplote in svetlobe. Skoraj vse snovi na Zemlji gorijo, pri tem pa sproščajo toploto in svetlobo v različnih količinah. Pretvarjanje toplotne energije v električno ni težavno, če imate pri roki delujočo parno turbino, podobno tistim, ki so vgrajene v termoelektrarnah. To je obsežna in zapletena naprava, ki verjetno ne bo našla mesta v kotlovnici podeželske hiše. Poskušali bomo izkoristiti toploto, ki nastane pri ogrevanju s pečmi ali ogrevanjem vode.

Peltierjev učinek je pojav temperaturne razlike, ko termočleni dveh različnih vrst prevodnikov (p-tipa in n-tipa) medsebojno delujejo, ko skozi njih teče enosmerni tok. Seebeckov učinek je posledica Peltierjevega učinka, ko se pri segrevanju enega od termočlenov ustvari električni tok. Ne bomo podrobno opisovali termodinamike procesa - te težko razumljive informacije je mogoče zlahka najti v referenčni literaturi. Zanima nas rezultat in možnosti za njegovo praktično uporabo.

Zasnova termoelektričnega modula

Termoelektrični modul (TEM) je sestavljen iz številnih termoelementov, ki so med seboj povezani z bakreno ploščo. Polje termočlena je prilepljeno med dve keramični plošči. Takšen modul je mogoče sestaviti le v tovarniškem okolju. Lahko pa tudi doma sestavite več TEM za svoje potrebe. Peltier-Seebeckovi elementi so na voljo v prosti prodaji v specializiranih prodajalnah (in na spletnih straneh) za prodajo tehnološke opreme.

Sestavljanje 5 V TEM

Kaj boste potrebovali:

• Peltierjev modul TEC1-12705 (40x40) - 2 kos.;
• ojačevalni enosmerni napetostni pretvornik EK-1674;
• duraluminijska plošča debeline 3 mm;
• posoda za vodo s popolnoma ravnim dnom (zajemalka);
• vroče lepilo;
• spajkalnik

Iz lista duraluminija smo izrezali dve enaki plošči, nekoliko večji od dveh modulov, ki ležita drug poleg drugega. Plošče na modulih utrdimo na obeh straneh z vročim lepilom. Nastali "sendvič" pritrdimo (z vročim lepilom) na dno zajemalke. To zasnovo lahko že zažgemo, vendar bomo na izhodu dobili neuporabnih 1,5 V. Za izboljšanje zmogljivosti potrebujemo ojačevalni pretvornik, ki ga spajkamo v vezje. Povečal bo napetost na 5 V, kar je že dovolj za polnjenje mobilnega telefona.

Pozor! Pretvornik ima dimenzije 1,5 x 1,5 cm, če nimate strokovnih znanj, zaupajte spajkanje strokovnjaku.

Temperaturno razliko v naši izvedbi dobimo s segrevanjem ene strani (iz peči ali plamena) in hlajenjem druge (voda v zajemalki). Seveda, večja kot je razlika, bolj učinkovit je modul. Zato je za delovanje v načinu mikrogeneratorja potrebna razmeroma nizka temperatura vode v zajemalki (bolje jo je občasno zamenjati). Za ustvarjanje zaželenih 5 V je dovolj, da strukturo postavite na kozarec z gorečo svečo.

S proporcionalnim združevanjem več modulov dobimo učinkovitejši sistem pridobivanja energije. Skladno s tem s povečanjem strukture sorazmerno povečamo toplotni izmenjevalec. V tem primeru mora biti površina, ki jo želite ohladiti, v celoti prekrita s posodo z vodo (najenostavnejša in najbolj dostopna možnost).

Vse je tako preprosto, da takoj začutite željo, da bi sestavili več modulov v en sistem in iz ognja ustvarili 220 V. In nato priključite oljni grelnik ali klimatsko napravo. Tako preprost sistem ima svoje pomanjkljivosti, glavna pa je nizka učinkovitost. Običajno ta številka ne presega 5%. Posledica tega je relativno nizek tok 0,5 - 0,8 A in zelo nizka moč - do 4 W.

Za črpalko ali žarnico je to zanemarljivo, a povsem dovolj za:

• polnjenje akumulatorjev do motornih akumulatorjev (v variantah sorazmerno zahtevam);
• Delovanje svetilk s svetlečimi diodami (LED);
• radijski sprejemnik

Pozimi bo sistem, nameščen na zunanji vir toplote, deloval čim bolj učinkovito.

Stroški materiala za montažo 5V termoelektričnega mikrogeneratorja:

*- ta model elementa je bil izbran zaradi cene. Paleta TEM dobaviteljev je precej široka, kar vam omogoča, da izberete bolj produktivne (do 8 V) modele (so bistveno dražji).

Tovarniško izdelani izdelki te zasnove se šele začenjajo pojavljati v prodaji. Serijska proizvodnja poteka v majhnih serijah, obseg pa je majhen. Stroški takšnega "vedra" se začnejo pri 2500 rubljev.

Tovarniški toplotni generator je naprava, ki temelji na Peltier-Seebeckovem učinku, ki jo je mogoče pritrditi neposredno na ogrevano površino. Od zgoraj opisanega dizajna ga loči tovarniška izvedba (in s tem zanesljivost), odsotnost tekočega toplotnega izmenjevalnika (namesto njega rebra za zračno hlajenje) in višja cena.

Standardni "potujoči" termogenerator ima naslednje značilnosti:

Kot je razvidno iz tabele, tovarniška zanesljivost in uporabnost nista poceni. Vendar pa ni mogoče reči, da je funkcionalno boljši od domače različice z vedrom. Impresivnih 13,5 V bo pospešilo polnjenje vašega mobilnega telefona, a za to boste morali na pohod nositi s seboj 2 kg teže, kar je (glede na velikost naprave) nedopusten luksuz. In seveda cena da misliti. S to količino lahko sestavite ne "termo zajemalko", temveč "termo ponev" in enostavno napolnite svoj prenosnik. In še en odtenek - naprava še vedno zahteva pritrditev na kovinsko ploščo, če uporabljate odprti ogenj.

Na splošno je to lep in priročen dodatek za tiste, ki nimajo težav z denarjem in prostim prostorom v prtljažniku.

Energijska peč

Danes je energetska peč apoteoza uporabe TEM v vsakdanjem življenju. To je tovarniški izdelek, v bistvu kurišče "lončka" za katero koli vrsto trdega goriva z integriranim termoelektričnim modulom. Idealna možnost za lovske koče, poletne koče, oddaljena zimska bivališča in na splošno kakršno koli življenje stran od civilizacije. Zasnovan za avtonomno uporabo (brez perifernih hladilnih teles), ima samo kurišče in dimnik. Vključuje pripravo hrane. Na tej peči so nameščeni najmočnejši Peltier-Seebeckovi elementi.

Lastnosti energetskih peči:

Čeprav je štedilnik prenosen, je med gospodinjskimi aparati zagotovo »supertežkaš«. Je pa nabor nalog energetske peči precej širok – lahko celo polni avtomobilske akumulatorje in z LED svetilkami osvetljuje celotne prostore. Zanj je prostor v ekspedicijskem konvoju in v lovskem terenskem vozilu, v tehnični sobi in na deželi. Povedano drugače, v tem primeru imamo vir toplote vedno pri sebi, vse kar moramo storiti je, da poiščemo gorivo.

V svoji niši je energetska peč nepogrešljiva, čeprav je življenjska doba, ki jo je navedel proizvajalec, nekoliko zaskrbljujoča - 10 let. Treba je opozoriti, da tako kot pri termogeneratorju obstaja možnost preventivne (ali nujne) zamenjave vseh delov do ohišja.

Termoelektrični moduli so izjemno zanimivi objekti. Poleg opisanih načinov uporabe se uporabljajo tudi za vodo in klimatizacijo. Istočasno se na isti element dovaja enosmerni tok in deluje "v nasprotni smeri" - hladi zrak. Ta tehnologija se uspešno uporablja v avtomobilskih klimatskih napravah in vodnih hladilnikih, v avtomobilski industriji in pri proizvodnji mikroprocesorjev. Te naprave bomo opisali v naslednjem članku.

Vitalij Dolbinov, rmnt.ru

Leta 1834 je francoski fizik Jean Charles Peltier med preučevanjem vpliva elektrike na prevodnike odkril zelo zanimiv učinek. Če prehajate tok skozi dva različna vodnika, ki se nahajata v neposredni bližini drug drugega, se eden od teh prevodnikov začne močno segrevati, drugi pa se, nasprotno, močno ohlaja. Količina proizvedene in absorbirane toplote je neposredno odvisna od jakosti in smeri električnega toka. Če spremenite smer toka, bosta hladna in vroča stran zamenjali mesti. Malo kasneje so ta pojav poimenovali Peltierjev učinek in so ga zaradi praktičnega pomanjkanja povpraševanja po njem prikladno pozabili.

In šele po več kot sto letih, z vzponom dobe polprevodnikov, obstaja nujna potreba po kompaktnih, poceni in učinkovitih hladilnikih. Tako so se v 60. letih 20. stoletja pojavili prvi polprevodniški termoelektrični moduli, ki so jih poimenovali Peltierjevi elementi.

Osnova vsakega termoelektričnega modula je dejstvo, da imajo različni prevodniki različne ravni energije elektronov. Z drugimi besedami, en prevodnik lahko predstavljamo kot visokoenergijsko območje, drugi prevodnik pa kot nizkoenergijsko območje. Ko dva prevodna materiala prideta v stik, medtem ko skozi njiju teče električni tok, se mora elektron iz nizkoenergijskega območja premakniti v visokoenergijsko področje.

To se ne bo zgodilo, če elektron ne pridobi potrebne količine energije. V trenutku, ko to energijo absorbira elektron, se stična točka med prevodnikoma ohladi. Če spremenite smer toka toka, se bo, nasprotno, pojavil učinek segrevanja kontaktne točke.

Uporabijo se lahko kateri koli vodniki, vendar postane ta učinek fizično opazen in pomemben šele, ko uporabimo polprevodnike. Na primer, ko kovine pridejo v stik, je Peltierjev učinek tako nepomemben, da ga na ozadju ohmičnega segrevanja praktično ni opaziti.

Termoelektrični modul (TEM) je ne glede na velikost in mesto uporabe sestavljen iz različnega števila tako imenovanih termoelementov. Termočlen je gradnik, iz katerega je zgrajen vsak TEM. Sestavljen je iz dveh polprevodnikov z različnimi vrstami prevodnosti. Kot veste, obstajata dve vrsti prevodnosti p in n tip. V skladu s tem obstajata dve vrsti polprevodnikov. Ta dva različna elementa sta povezana v termoelement z bakrenim mostom. Kot polprevodniki se uporabljajo soli kovin, kot so bizmut, telur, selen ali antimon.

TEM je niz podobnih termoelementov, povezanih med seboj zaporedno. Vsi termočleni so nameščeni med dvema keramičnima ploščama. Peltierjeva plošča. Plošče so izdelane iz aluminijevega nitrida ali aluminijevega oksida. Število termočlenov v enem elementu je lahko različno v zelo širokih mejah, od nekaj kosov do več sto ali tisoč.

Z drugimi besedami, Peltierjevi elementi so lahko absolutno katere koli moči, od stotink do nekaj sto ali tisoč vatov. Enosmerni tok zaporedno prehaja skozi vse termoelemente in posledično se zgornja keramična plošča ohladi, spodnja pa se, nasprotno, segreje. Če spremenite smer toka, se bosta plošči zamenjali, zgornja se bo začela segrevati, spodnja pa ohlajati.

V delovanju elementa je ena funkcija, ki se aktivno uporablja za izboljšanje učinkovitosti hlajenja te naprave. Kot veste, ko tok teče skozi Peltierjev element, nastane temperaturna razlika med površino, ki se segreva, in površino, ki se ohlaja. Torej, če je površina, ki se aktivno segreva, izpostavljena prisilnemu hlajenju. Na primer, z uporabo posebnega hladilnika bo to povzročilo še močnejše hlajenje površine, torej tiste, ki jo hladimo. V tem primeru lahko temperaturna razlika z okoliškim zrakom doseže več deset stopinj.

Prednosti in slabosti

Kot vsaka tehnična naprava, termoelektrični modul ima svoje prednosti in slabosti:

Problem povečanja učinkovitosti TEM sloni na tehnični uganki, ki je zaenkrat še nerešljiva. Prosti elektroni imajo namreč dvojno naravo, kar se kaže v praksi in so hkrati nosilci električnega toka in toplotne energije. Posledično mora biti visoko učinkovit Peltierjev element izdelan iz materiala, ki ima hkrati dve medsebojno izključujoči lastnosti. Ta material mora dobro prevajati elektriko in slabo prevajati toploto. Zaenkrat tak material v naravi ne obstaja, vendar znanstveniki aktivno delajo v tej smeri.

Vsi termoelektrični moduli imajo ustrezne tehnične lastnosti:

Uporaba TEM

Kljub resni pomanjkljivosti vseh Peltierjevih elementov brez izjeme, in sicer zelo nizke učinkovitosti, so te naprave našle precej široko uporabo tako v znanosti in tehnologiji kot v vsakdanjem življenju.

Termoelektrični moduli so pomembni konstrukcijski elementi naprav, kot so:

Peltierjev element v rokah domačega mojstra

Takoj moramo narediti pridržek: izdelava termoelektričnega elementa sama je najmanj nesmiselna naloga in nikomur nepotrebna. Razen če je proizvajalec učenec sedmega razreda in tako utrjuje znanje, pridobljeno pri pouku fizike.

Veliko lažje kupiti nov termoelektrični element v ustrezni trgovini. Na srečo so poceni in izbire za določen model ne manjka. Poleg tega, da v njih ni ničesar, kar bi se zlomilo ali obrabilo, se kateri koli termoelement, odstranjen iz starega računalnika ali avtomobilske klimatske naprave, po svojih tehničnih lastnostih ne bo razlikoval od novega.

Najbolj priljubljen model termoelementa je TEC1-12706. Dimenzije te naprave so 40 x 40 milimetrov. Sestavljen je iz 127 termočlenov, ki so med seboj povezani zaporedno. Zasnovan za tok 5 A, z napetostjo vezja 12 V. Tak element stane v povprečju od 200 do 300 rubljev. Lahko pa ga najdete za sto ali na splošno za toliko, če ga odstranite iz starega računalnika ali kakšne druge nepotrebne naprave.

S pomočjo takega elementa lahko naredite vsaj dve zelo zanimivi in ​​uporabni napravi za vaše gospodinjstvo.

Kako narediti hladilnik z lastnimi rokami

Proizvodnja prenosnih hladilnikov, predvsem za avtomobile, v celoti temelji na Peltierjevem učinku. Za izdelavo takšne naprave doma boste potrebovali:

• Termoelement znamke TEC1-12706. V najbližji trgovini (specializirani) stane 200 rubljev.
• Radiator in ventilator. Odstranijo se iz starega računalnika, ki je odslužil svojemu namenu.
• Posoda. Vsaka nepotrebna posoda iz plastike, kovine ali lesa. Zunanjost in notranjost takšne posode sta prekrita s toplotno varčnimi ploščami iz polistirenske pene ali ekspandiranega polistirena.

Termoelektrični modul je vgrajen v pokrov posode. V tem primeru bo tok mraza potekal od zgoraj navzdol, kar bo vodilo do enakomernega hlajenja posode. Z notranje strani posode je na njen pokrov s termično pasto in pritrdilnimi vijaki pritrjen radiator.

Da bi povečali moč bodoče hladilne naprave, lahko povečate število termoelementov na dva ali tri ali več. V tem primeru so moduli zlepljeni drug z drugim, pri čemer je treba upoštevati polarnost. Z drugimi besedami, vroča stran spodnjega elementa je v stiku s hladno stranjo zgornjega.

Drugi radiator je pritrjen na zunanjo stran pokrova skupaj s hladilnikom računalnika. Na mestu vgradnje radiatorjev mora biti dobra toplotna izolacija med hladno – notranjo in toplo – zunanjo stranjo. Zgornje in spodnje radiatorje je treba zelo previdno zategniti s pritrdilnimi vijaki, tako da keramične plošče in termoelementi, ki se nahajajo med njimi, ne počijo.

Elektriko priključite z napajalnikom, ki lahko vzamete iz starega računalnika.

Prenosni termoelektrični generator

Takšna mini elektrarna je lahko v veliko pomoč turistu ali lovcu, ko se v gozdu izpraznijo baterije vseh elektronskih pripomočkov. V tej situaciji je zelo romantično vzeti nekaj suhih sekancev in storžev, zakuriti majhen ogenj in na njem napolniti izpraznjene baterije, hkrati pa skuhati nekaj za pod zob. Prav to vam omogoča prenosni termogenerator, zgrajen na termoelementu.

Za izdelavo te čudežne naprave potrebujete prenosno taborniško peč, ki deluje na katero koli vrsto goriva. V skrajnih primerih bo zadostovala celo majhna sveča ali tableta suhega alkohola.

V peči prižgemo ogenj, na katerega z zunanje strani s termopasto pritrdimo termoelektrični modul. Preko žic je povezan z napetostnim pretvornikom.

Količina prejetega toka bo neposredno odvisna od temperaturne razlike med hladno in vročo stranjo termoelementa. Za učinkovito delovanje je potrebna razlika med hladno in vročo površino vsaj 100 stopinj.

V tem primeru je treba razumeti, da je najvišja temperatura omejena s temperaturo taljenja spajke, s katero je izdelan sam modul. Zato se za takšne naprave uporabljajo posebni termični moduli, ki so izdelani s posebno ognjevzdržno spajko. V običajnih modulih je temperatura taljenja spajke 150 stopinj. V ognjevzdržnih modulih se spajka začne topiti pri temperaturi 300 stopinj.

Peltierjev element se običajno imenuje pretvornik, ki lahko deluje pri temperaturni razliki. To se zgodi s pretokom električnega toka skozi vodnike skozi kontakte. V ta namen so v elementih predvidene posebne plošče. Toplota prehaja z ene strani na drugo.

Danes je ta tehnologija v povpraševanju predvsem zaradi znatne moči prenosa toplote. Poleg tega se naprave lahko pohvalijo s kompaktnostjo. Radiatorji, nameščeni na številnih modelih, so šibki. To je posledica dejstva, da se toplotni tok precej hitro ohladi. Posledično se stalno vzdržuje želena temperatura.

Ta element nima gibljivih delov. Naprave delujejo popolnoma tiho, kar je nedvomna prednost. Prav tako je treba povedati, da jih je mogoče uporabljati zelo dolgo, okvare pa se pojavljajo izjemno redko. Najenostavnejši tip je sestavljen iz bakrenih vodnikov s kontakti in povezovalnimi žicami. Poleg tega je na hladilni strani izolator. Običajno je izdelan iz keramike oz

Zakaj so potrebni Peltierjevi elementi?

Peltier elementi se najpogosteje uporabljajo za izdelavo hladilnikov. Običajno govorimo o kompaktnih modelih, ki jih lahko uporabljajo na primer avtomobilisti na cesti. Vendar pa to še ni konec nabora uporabe naprav. V zadnjem času so bili elementi Peltier aktivno nameščeni v zvočno in akustično opremo. Tam lahko opravljajo funkcije hladilnika.

Posledično je ojačevalnik naprave ohlajen brez hrupa. Pri prenosnih kompresorjih so Peltierjevi elementi nepogrešljivi. Če govorimo o znanstveni industriji, znanstveniki uporabljajo te naprave za hlajenje laserja. V tem primeru je mogoče doseči znatno stabilizacijo študijskega vala LED.

Slabosti Peltierjevih modelov

Zdi se, da tako preprosta in učinkovita naprava nima pomanjkljivosti, vendar jih je nekaj. Najprej so strokovnjaki takoj opazili nizko prodorno zmogljivost modula. To nakazuje, da bo oseba imela določene težave, če želi ohladiti napravo, ki deluje iz omrežja z napetostjo 400 V. V tem primeru bo posebna dielektrična pasta delno pomagala rešiti to težavo. Vendar pa bo trenutna razčlenitev še vedno visoka in navitje Peltierjevega elementa morda ne bo zdržalo.

Poleg tega ti modeli niso priporočljivi za uporabo v natančni elektroniki. Ker zasnova elementa vsebuje kovinske plošče, je lahko občutljivost tranzistorjev oslabljena. Zadnja pomanjkljivost Peltierjevega elementa je nizka učinkovitost. Te naprave ne morejo doseči bistvene temperaturne razlike.

Modul za regulator

Izdelava Peltierjevega elementa za regulator z lastnimi rokami je precej preprosta. Če želite to narediti, morate vnaprej pripraviti dve kovinski plošči in ožičenje s kontakti. Najprej so za namestitev pripravljeni vodniki, ki bodo nameščeni na dnu. Običajno so kupljeni z oznako "PP".

Poleg tega je treba za normalno regulacijo temperature zagotoviti polprevodnike na izhodu. Potrebni so za hiter prenos toplote na zgornjo ploščo. Za namestitev vseh elementov uporabite spajkalnik. Če želite dokončati element Peltier z lastnimi rokami, nazadnje povežite dve žici. Prvi je nameščen na spodnji podlagi in pritrjen na skrajni vodnik. Izogibati se je treba stiku s ploščo.

Nato pritrdite drugo žico na zgornji del. Fiksacija se izvede tudi na najbolj oddaljeni element. Za preverjanje delovanja naprave se uporablja tester. Če želite to narediti, je treba na napravo priključiti dve žici. Posledično mora biti odstopanje napetosti približno 23 V. V tej situaciji je veliko odvisno od moči regulatorja.

Hladilniki s termistorjem

Kako narediti Peltierjev element z lastnimi rokami za hladilnik s termistorjem? Pri odgovoru na to vprašanje je pomembno opozoriti, da so plošče zanj izbrane izključno iz keramike. V tem primeru se uporablja približno 20 vodnikov. To je potrebno, da je temperaturna razlika večja. Povečate ga lahko do 70%. V tem primeru je pomembno izračunati

To je mogoče storiti glede na moč opreme. V tem primeru je idealen hladilnik s tekočim freonom. Sam Peltierjev element je nameščen v bližini uparjalnika, ki se nahaja poleg motorja. Za namestitev boste potrebovali standardni nabor orodij in tesnila. Potrebni so za zaščito modela pred zagonskim relejem. Tako se bo spodnji del naprave ohladil veliko hitreje.

Za doseganje temperaturne razlike (Peltierjev učinek) z lastnimi rokami boste morda potrebovali vsaj 16 vodnikov. Glavna stvar je zanesljivo izolirati žice, ki bodo priključene na kompresor. Da bi vse naredili pravilno, morate najprej odklopiti sušilnik hladilnika. Šele po tem je mogoče povezati vse kontakte. Ko je namestitev končana, je treba mejo napetosti preveriti s testerjem. V primeru okvare elementa najprej trpi termostat. V nekaterih primerih se pojavi

Model za hladilnik 15 V

Hladilnik Peltier lahko naredite z lastnimi rokami z majhnimi moduli.Moduli so pritrjeni predvsem v bližini radiatorjev. Da bi jih varno pritrdili, strokovnjaki uporabljajo vogale. Element se ne sme nasloniti na filter, kar je treba upoštevati.

Za dokončanje termoelektričnega modula Peltier z lastnimi rokami je spodnja plošča izbrana predvsem iz nerjavečega jekla. Vodniki se praviloma uporabljajo z oznako "PR20". Prenesejo največjo obremenitev 3 A. Maksimalno odstopanje temperature lahko doseže 10 stopinj. V tem primeru je učinkovitost lahko 75%.

Peltier elementi v 24 V hladilnikih

Z uporabo elementa Peltier lahko hladilnik izdelate z lastnimi rokami samo iz vodnikov z dobrim tesnjenjem. Hkrati jih je treba za hlajenje zložiti v tri vrste. Delovni tok v sistemu je treba vzdrževati pri 4 A. Preverite ga lahko z običajnim testerjem.

Če za element uporabimo keramične plošče, dosežemo največje temperaturno odstopanje pri 15 stopinjah. Žice do kondenzatorja so nameščene šele po namestitvi tesnila. Na steno naprave ga lahko pritrdite na različne načine. Glavna stvar v tej situaciji je, da ne uporabite lepila, ki je občutljivo na temperature nad 30 stopinj.

Peltierjev element za avtomobilski hladilnik

Za izdelavo visokokakovostnega avtomobilskega hladilnika z lastnimi rokami je izbran modul Peltier (modul) s ploščo, katere debelina ni večja od 1,1 mm. Najbolje je uporabiti nemodularne žice. Za delovanje bodo potrebni tudi bakreni vodniki. Njihova zmogljivost mora biti vsaj 4A.

Tako bo največje odstopanje temperature doseglo 10 stopinj, kar velja za normalno. Najpogosteje se uporabljajo vodniki z oznako "PR20". Nedavno so se izkazali za bolj stabilne. Primerni so tudi za različne stike. Za povezavo naprave s kondenzatorjem se uporablja spajkalnik. Kakovostna namestitev je možna le na tesnilo relejnega bloka. Razlike v tem primeru bodo minimalne.

Kako narediti element za hladilnik pitne vode?

DIY Peltierjev modul (element) za hladilnik je povsem preprost. Pomembno je, da zanj izberete samo keramične plošče. V napravi je uporabljenih vsaj 12 vodnikov, tako da bo upor ostal visok. Povezava elementov se običajno izvaja s spajkanjem. Za povezavo z napravo morata biti dve žici. Element mora biti pritrjen na dno hladilnika. V tem primeru lahko pride v stik s pokrovom naprave. Da bi preprečili kratke stike, je pomembno, da vse ožičenje pritrdite na omrežje ali ohišje.

Klimatske naprave

Modul (element) Peltier je izdelan z lastnimi rokami za klimatsko napravo samo z vodniki razreda "PR12". Za to nalogo so izbrani predvsem zato, ker dobro prenašajo nizke temperature. Največ, model je sposoben proizvesti napetost 23 V. Indikator upora bo na ravni 3 ohmov. Temperaturna razlika doseže največ 10 stopinj, učinkovitost pa 65%. Prevodnike je mogoče položiti samo v eni vrsti med pločevinami.

Proizvodnja generatorjev

Generator lahko naredite z uporabo Peltierjevega modula (elementa) z lastnimi rokami. Zmogljivost naprave se bo povečala za skupno 10 %. To dosežemo z večjim hlajenjem motorja. Naprava zdrži največjo obremenitev 30 A. Zaradi velikega števila vodnikov lahko upor znaša 4 ohme. Temperaturno odstopanje v sistemu je približno 13 stopinj. Modul je pritrjen neposredno na rotor. Če želite to narediti, morate najprej odklopiti osrednjo gred. V mnogih primerih stator ne moti. Da bi preprečili segrevanje navitja rotorja iz induktorja, se uporabljajo keramične plošče.

Hlajenje video kartice v računalniku

Za hlajenje grafične kartice morate pripraviti vsaj 14 vodnikov. Najbolje je izbrati bakrene modele. Njihov koeficient toplotne prevodnosti je precej visok. Za priključitev naprave na ploščo se uporabljajo žice nemodularnega tipa. Model je nameščen v bližini hladilnika video kartice. Za zavarovanje se običajno uporabljajo majhne.

Če jih želite popraviti, lahko uporabite navadne orehe. Pojav čezmernega hrupa med delovanjem pomeni, da naprava ne deluje pravilno. V tem primeru je treba preveriti celovitost ožičenja. Prav tako morate pregledati vodnike.

Peltierjev element za klimatsko napravo

Za izdelavo visokokakovostnega elementa Peltier z lastnimi rokami za klimatsko napravo se uporabljajo dvojne plošče. Njihova minimalna debelina mora biti vsaj 1 mm. V tem primeru se lahko nadejate temperaturnega odstopanja 15 stopinj. Po opremljanju modulov se zmogljivost klimatskih naprav v povprečju poveča za 20 %. Veliko v tej situaciji je odvisno od temperature okolja. Upoštevati je treba tudi stabilnost omrežne napetosti. Z manjšimi motnjami lahko naprava prenese obremenitev približno 4 A.

Pri spajkanju vodnikov jih ne smemo postaviti preblizu drug drugemu. Za pravilno dokončanje modulov Peltier z lastnimi rokami je treba vhodne in izhodne kontakte namestiti samo na eno od obeh plošč. V tem primeru bo naprava bolj kompaktna. Resna napaka v tej situaciji bi bila priključitev modula neposredno na enoto. To bo povzročilo neizogibno poškodbo elementa.

Namestitev modula na kondenzator

Če želite sami namestiti, je pomembno oceniti moč kondenzatorja. Če ne presega 20 V, je treba element montirati z vodniki z oznako "PR30" ali "PR26". Če želite pritrditi Peltierjev modul (element) na kondenzator z lastnimi rokami, uporabite majhne kovinske vogale.

Najbolje je, da jih namestite štiri na vsako stran. Kar zadeva zmogljivost, lahko kondenzator na koncu doda plus 10 %. Če govorimo o toplotnih izgubah, bodo te nepomembne. Učinkovitost naprave je v povprečju 80%. Moduli niso zasnovani za visokonapetostne kondenzatorje. V tem primeru tudi veliko število prevodnikov ne bo pomagalo.