Пельтье элемент своими руками как сделать: Самодельный элемент пельтье из диодов. Как сделать термогенератор пельтье своими руками. Модуль Пельтье: технические характеристики

Содержание

как изготовить своими руками из подручных материалов?

Элементом Пельтье принято называть преобразователь, который способен работать от разности температур. Происходит это путем протекания электрического тока по проводникам через контакты. Для этого в элементах предусмотрены специальные пластины. Тепло от одной стороны переходит в другую.

На сегодняшний день указанная технология является востребованной в первую очередь из-за значительной мощности теплоотдачи. Дополнительно устройства способны похвастаться компактностью. Радиаторы для многих моделей устанавливаются слабенькие. Связано это с тем, что тепловой поток довольно быстро остывает. В результате нужная температура поддерживается постоянно.

Подвижных частей указанный элемент не имеет. Работают устройства абсолютно бесшумно, и это является несомненным преимуществом. Также следует сказать, что эксплуатироваться они способны очень долго, а случаи поломок возникают крайне редко. Самый простой тип состоит из медных проводников с контактами и соединительными проводами. Дополнительно с охлаждающей стороны имеется изолятор. Изготовляют его, как правило, из керамики или нержавеющей стали.

Зачем нужны элементы Пельтье?

Элементы Пельтье чаще всего используются для изготовления холодильников. Обычно речь идет о компактных моделях, которые могут применяться, к примеру, автомобилистами в дороге. Однако на этом область применения устройств не подходит к концу. В последнее время элементы Пельтье активно начали устанавливать в звуковую, а также акустическую технику. Там они способны выполнять функции куллера.

В результате охлаждение усилителя устройства происходит без какого-либо шума. Для портативных компрессоров элементы Пельтье являются незаменимыми. Если говорить о научной отрасли, то ученые применяют данные устройства для охлаждения лазера. При этом можно добиться значительной стабилизации волны изучения у светодиодов.

Недостатки моделей Пельтье

Казалось бы, такое простое и эффективной устройство лишено недостатков, однако они имеются. В первую очередь специалисты сразу отметили малую пробивную способность модуля. Это говорит о том, что у человека возникнут определенные проблемы, если он захочет охладить прибор, который работает от сети с напряжением 400 В. В данном случае частично поможет решить эту проблему специальная диэлектрическая паста. Однако пробой тока все равно будет высоким и обмотка элемента Пельтье может не выдержать.

Дополнительно указанные модели не советуют применять для точной электроники. Поскольку в конструкции элемента имеются металлические пластины, то чувствительность транзисторов может нарушаться. Последним недостатком элемента Пельтье можно назвать малый коэффициент полезного действия. Достигнуть значительной разности температур указанные устройства не способны.

Модуль для регулятора

Сделать элемент Пельтье своими руками для регулятора довольно просто. Для этого следует заранее заготовить две металлические пластины, а также проводку с контактами. В первую очередь для установки готовят проводники, которые будут располагаться у основания. Обычно их закупают с маркировкой «РР».

Дополнительно для нормального контроля температуры следует предусмотреть полупроводники на выходе. Они необходимы для того, чтобы быстро отдавать тепло на верхнюю пластину. Для установки всех элементов следует использовать паяльник. Чтобы доделать элемент Пельтье своими руками, в последнюю очередь подсоединяют два провода. Первый монтируется у нижнего основания и фиксируется у крайнего проводника. Соприкосновения при этом с пластиной следует избегать.

Далее крепят второй провод у верней части. Фиксация осуществляется также к крайнему элементу. Для того чтобы проверить работоспособность устройства, применяют тестер. Для этого два провода нужно подсоединить к прибору. В результате отклонение напряжения должно составить примерно 23 В. В данной ситуации многое зависит от мощности регулятора.

Холодильники с терморезистором

Как сделать элемент Пельтье своими руками для холодильника с терморезистором? Отвечая на этот вопрос, важно отметить, что пластины для него подбираются исключительно из керамики. При этом проводников используется около 20 штук. Это необходимо для того, чтобы перепад температуры был более высоким. Повысить коэффициент полезного действия можно до 70 %. В данном случае важно рассчитать энергопотребление устройства.

Сделать это можно исходя из мощности оборудования. Холодильник на жидком фреоне в этом случае походит идеально. Непосредственно элемент Пельтье устанавливается возле испарителя, который располагается рядом с мотором. Для его монтажа потребуется стандартный набор инструментов, а также прокладки. Они необходимы для того, чтобы оградить модель от пускового реле. Таким образом, охлаждение нижней части устройства будет происходить намного быстрее.

Чтобы добиться получения разницы в температурах (эффект Пельтье) своими руками, проводников может понадобиться не менее 16 штук. Главное при этом — надежно изолировать провода, которые будут подключаться к компрессору. Для того чтобы сделать все правильно, нужно в первую очередь отсоединить осушитель холодильника. Только после этого есть возможность соединить все контакты. По завершении установки предельное напряжение следует проверить при помощи тестера. При нарушении работы элемента в первую очередь страдает терморегулятор. В некоторых случая происходит его короткое замыкание.

Модель для холодильника 15 В

Делается холодильник Пельтье своими руками с малой пропускной способностью. Крепятся модули в основном возле радиаторов. Для того чтобы надежно их закрепить, специалисты используют уголки. К фильтру элемент не должен прислоняться, и это следует учитывать.

Чтобы доделать термоэлектрический модуль Пельтье своими руками, нижнюю пластину в основном выбирают из нержавеющей стали. Проводники, как правило, применяются с маркировкой «ПР20». Нагрузку они максимум способны выдерживать на уровне 3 А. Максимальное отклонение температуры способно достигать 10 градусов. В этом случае коэффициент полезного действия может составлять 75 %.

Элементы Пельтье в холодильниках 24 В

Используя элемент Пельтье, холодильник своими руками сделать можно только из проводников с хорошей герметизацией. При этом они для охлаждения должны укладываться в три ряда. Рабочий ток в системе обязан поддерживаться на уровне 4 А.. Проверить его можно при помощи обычного тестера.

Если использовать керамические пластины для элемента, то максимального отклонения температуры можно добиться в 15 градусов. Провода к конденсатору устанавливаются только после того, как будет подложена прокладка. Закрепить ее на стенке устройства можно разными способами. Главное в данной ситуации — не использовать клей, который чувствителен к температурам свыше 30 градусов.

Элемент Пельтье для автомобильного охладителя

Чтобы сделать качественный автохолодильник своими руками, Пельтье (модуль) подбирается с пластиной, толщина которой не более 1.1 мм. Провода лучше всего использовать немодульного типа. Также для работы потребуются медные проводники. Их пропускная способность должна составлять не менее 4А.

Таким образом, максимальное температурное отклонение будет доходить до 10 градусов, это считается нормальным. Проводники чаще всего используют с маркировкой «ПР20». Они в последнее время показали себя более стабильными. Также они подходят для различных контактов. Для соединения устройства с конденсатором используют паяльник. Качественная установка возможна только на блок реле прокладку. Перепады в данном случае будут минимальными.

Как сделать элемент для кулера питьевой воды?

Модуль Пельтье (элемент) своими руками делается для кулера довольно просто. Пластины для него важно подбирать только керамические. Проводников в устройстве используют не менее 12. Таким образом, сопротивление будет выдерживаться высокое. Соединение элементов стандартно осуществляется при помощи пайки. Проводов для подключения к прибору должно быть предусмотрено два. Крепиться элемент обязан в нижней части кулера. При этом с крышкой устройства он может соприкасаться. Для того чтобы исключить случаи коротких замыканий, всю проводку важно зафиксировать на решетке либо корпусе.

Кондиционеры

Модуль «Пельтье» (элемент) своими руками делается для кондиционера только с проводниками класса «ПР12». Их выбирают для этого дела в основном из-за того, что они хорошо справляются с низкими температурами. Максимум модель способна выдавать напряжение 23 В. Показатель сопротивления при этом будет находиться на уровне 3 Ом. Перепад температуры максимум достигает 10 градусов, а коэффициент полезного действия — 65 %. Укладывать проводники между листами можно только в один ряд.

Изготовление генераторов

Изготовить генератор, используя модуль Пельтье (элемент), своими руками можно. Производительность устройства поднимется в целом на 10 %. Достигается это за счет большего охлаждения мотора. Максимум нагрузка прибором выдерживается 30 А. За счет большого количества проводников сопротивление способно составлять 4 Ом. Отклонение температуры в системе равняется примерно 13 градусов. Крепится модуль непосредственно к ротору. Для этого в первую очередь следует отсоединить центральный вал. Во многих случаях статор не мешает. Чтобы обмотка ротора не нагревалась от индуктора, используют керамические пластины.

Охлаждение видеокарты на компьютере

Для охлаждения видеокарты следует подготовить не менее 14 проводников. Лучше всего подбирать медные модели. Коэффициент проводимости тепла у них довольно высокий. Для подключения устройства к плате используются провода немодульного типа. Монтируется модель возле кулера видеокарты. Для ее закрепления обычно используют маленькие металлические уголки.

Для фиксации их можно воспользоваться обычными гаечками. Появление излишнего шума при эксплуатации говорит том, что устройство работает не должным образом. В данном случае необходимо проверит целостность проводки. Также нужно осмотреть проводники.

Элемент Пельтье для кондиционера

Чтобы качественно сделать элемент Пельтье своими руками для кондиционера, пластины используют двойные. Минимальная их толщина должна составлять не менее 1 мм. В таком случае можно надеяться на температурное отклонение в 15 градусов. Производительность кондиционеров после оснащения модулей в среднем увеличивается на 20 %. Многое в данной ситуации зависит от температуры окружающей среды. Также следует учитывать стабильность напряжения от сети. При небольших помехах нагрузка устройством выдерживается примерно 4 А.

При пайке проводников их следует размещать не слишком близко друг к другу. Чтобы правильно доделать модули Пельтье своими руками, входные и выходные контакты надо устанавливать только на одну из двух пластин. В таком случае прибор получится более компактным. Грубой ошибкой в данной ситуации будет подключать модуль непосредственно к блоку. Это приведет к неминуемой поломке элемента.

Установка модуля на конденсатор

Чтобы установить модуль Пельтье своими руками, важно оценить мощность конденсатора. Если она не превышает 20 В, то элемент следует монтировать с проводниками, на которых указана маркировка «ПР30» или «ПР26». Для того чтобы закрепить модуль Пельтье (элемент) своими руками на конденсаторе, используют маленькие металлические уголки.

Лучше всего их устанавливать по четыре на каждую из сторон. По производительности конденсатор, в конечном счете, способен прибавить плюс 10 %. Если говорить о теплопотерях, то они будут незначительными. Коэффициент полезного действия прибора в среднем равняется 80 %. Для высоковольтных конденсаторов модули не рассчитаны. В данном случае не поможет даже большое количество проводников.

Элемент Пельтье своими руками — видео урок как сделать термоэлектрический генератор, что такое эффект Пельтье, как выбрать, фото

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 489 Опубликовано 18.11.2015

То, что все электронные устройства в процессе работы нагреваются, не секрет. И этот самый нагрев негативно влияет на качество работы, поэтому для охлаждения приборов в их конструкцию устанавливаются специальные элементы, которые носят имя французского изобретателя Жан-Шарля Пельтье. Устройство это миниатюрное, но именно оно отвечает за охлаждение конденсаторов. Установить элемент Пельтье своими руками не проблема, с этим справится даже новичок, главное – знать, в каком месте схемы его припаять.

Элемент Пельтье

Немного истории

Жан-Шарль Пельтье был часовщиком. Жил он в девятнадцатом веке, когда электротехника и физика были на подъеме. Все, кто хотя бы немного понимал, как работают физические законы, старались в домашних условиях делать опыты. Пельтье не стал исключением. В 1834 году он решил провести один опыт, поместив каплю воды между двумя электродами: один был изготовлен из сурьмы, второй из висмута. После чего через электроды пропустил электрический ток.

Каково его было изумления, когда вода превратилась в лед. Ведь то, что под действием электрического тока любые материалы нагревались, было известно. Но чтобы произошел обратный эффект, это была новость. Французский часовщик так и не понял, что изобрел что-то новое, которое оказалось на границе двух областей науки – электричества и термодинамики. В то время для него произошло просто волшебство.

Правда, проблемы охлаждения в те времена мало кого интересовали, поэтому эффект Пельтье так и остался невостребованным. И только через два века, когда в промышленности и быту стали использовать электронные устройства, для которых требовались миниатюрные приборы охлаждения, о Пельтье и его эффекте вспомнили.

Достоинства и недостатки

Что же получилось, в конце концов? А получился тот самый элемент Пельтье, который обладал большими достоинствами:

Компактность устройства, которое давало возможность установить его на электронное плато.
Полное отсутствие движущихся деталей, что увеличивало его срок эксплуатации.
Возможность соединять несколько элементов в каскадной схеме, которая позволяет снизить достаточно большие температуры.

Внимание! Если поменять полярность подключения, то эффект Пельтье будет совершенно противоположного действия. То есть, устройство будет не охлаждать, а нагревать.

Есть у этого элемента и свои недостатки.

Небольшой коэффициент полезного действия. Это влияет на то, что придется к нему подводить большой ток, чтобы получить заметный перепад температур.
Сложность отвода тепловой энергии от охлаждаемой плоскости.

Физические процессы в элементе Пельтье

Чтобы разобраться в том, что происходит в данном устройстве, необходимо погрузиться в сложность физических законов и математических выкладок. Простому обывателю в этом разобраться будет сложно, поэтому объясним все по-простому.

Все действие происходит на уровне атомной решетки материала. Поэтому для удобства объяснения заменим его любым газом, который состоит из фононов (это его частицы). Итак, температура газа зависит от нескольких показателей:

температуры окружающей среды;
от металла, а точнее, от его свойств.

Поэтому получаем в предположении, что металл представляет собой смесь фононного и электронного газа. Оба газа находятся в термодинамическом равновесии. При соприкосновении двух металлов с разной температурой происходит перемещение холодного электронного газа в теплый металл. Что и образует разность потенциалов.

Термоэлектрический эффект Пельтье

На границе контактов двух металлов, то есть на переходе, электроны забирают энергию у фононов и передают ее фононам другого металла. Если поменять полярность подключения, то процесс пойдет в обратную сторону. Перепад температур будет увеличиваться до тех пор, пока в металле есть свободные электроны с высоким потенциалом. Когда они закончатся, настанет своеобразное равновесие температур в обоих металлах. Вот так можно описать по-простому картину эффекта Пельтье.

Итак, из всех процессов, протекающих в элементе Пельтье, можно сделать вывод, что эффективность его работы зависит от точного подбора двух металлов со своими свойствами, от силы тока, который будет протекать через прибор, и от того, как быстро будет отводиться тепло из теплой зоны.

Практическое применение

Что касается практического применения, то здесь пришлось ученым провести ряд опытов, которые показали, что достигнуть увеличения теплоотвода можно одним способом – увеличить количество соединений двух разных материалов. При этом спаи материалов можно увеличивать до бесконечности. Конечно, это утрированное высказывание, но на практике количество пар, чем больше, тем лучше. Но все же основное назначение этого охлаждающего устройства – снижение температуры в микросхемах и небольших приборах.

Итак, где сейчас применяется термоэлектрический модуль Пельтье?

В приборах ночного видения, а точнее, в матрицах, которые принимают инфракрасное излучение.
В цифровых фотоаппаратах, а точнее, в приборах зарядной связи (ПЗС), а еще точнее, в их микросхемах. Все дело в том, что эти микросхемы требуют глубокого охлаждения, чтобы увеличилась эффективность регистрации картинки.
В телескопах, где устройства Пельтье охлаждают детекторы.
В системах точного времени для снижения температуры кварцевых электрогенераторов.

Эффект Пельтье сегодня применяется для охлаждения микропроцессоров

И это только малый список, который с недавних пор расширился за счет бытовых приборов, компьютерной техники и автомобилей (кондиционеры, охладители воды и прочее). Хотелось бы отметить высокопроизводительные микропроцессоры, в которых для снижения температуры устанавливаются высокоскоростные элементы Пельтье. И если раньше для охлаждения использовались только вентиляторы, то дополнительная установка модуля решила проблему эффективности и снижения шума.

По поводу этого возникает еще один немаловажный вопрос, будет ли проведена замена традиционных систем охлаждения в бытовых холодильниках модулями Пельтье? Сегодня это невозможно за счет низкого КПД устройства. Да и себестоимость мощных модулей пока очень высока. Но кто знает, что ждет нас в будущем. Может быть, через лет 5-10 эффект Пельтье будет использован и в бытовых холодильниках. Тем более ученые проводят сегодня опыты с кластратами – это так называемые твердотельные растворы, сильно похожие по строению и свойствам на гидраты. Именно с их помощью можно будет снизить цену охладительному модулю.

Удивительный факт

Термоэлектрическая технология данного типа обладает одной очень интересной особенностью. Эта особенность состоит в том, что можно не только получать тепло или холод из электрического тока, но и, наоборот, из тепла или холода получать электричество. То есть, в обратном случае получаем элемент Пельтье как генератор электроэнергии.

Конечно, электрогенераторы пока в стадии теории, но ведь и француз в свое время не знал, как использовать свое открытие. Так что будем надеяться, что это в скором будущем пригодится.

Заключение по теме

Итак, как видите, эффект Пельтье сегодня применяется в электронике повсеместно. Границы использования будут в скором времени расширены, это подтверждают опыты и доклады ученых. Поэтому стоит ожидать в будущем совершенно новые возможности не только в электронной техники, но и бытовой. К примеру, бесшумно работающие холодильники и компьютеры. Сегодня же радиолюбители устанавливают модули Пельтье своими руками в разные схемы, тем самым решая задачи охлаждения плат.

Термогенератор Пельтье своими руками — Живой Журнал — ЖЖ

В продолжение темы о самодельных девайсах. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html
На этот раз речь пойдёт о темрогенераторе на элементах Пельтье.

Элементы Пельтье это такие небольшие (обычно 4х4 см.) штуковины, состоящие из керамических пластин и биметалла между ними, посредством которого при нагревании одной стороны и охлаждении другой – вырабатывается электрический ток. Или наоборот, подавая ток, нагреваем одну сторону и охлаждаем другую. Данное свойство элементов Пельтье используют при изготовлении переносных холодильников, но меня в первую очередь больше интересует генераторная способность этих устройств.

Действительно, очень удобно. Нагреваешь одну сторону элемента, охлаждаешь другую – и получаешь достаточный ток и напряжение для зарядки, например, сотового или прочих электронных девайсов. А у меня вообще с электричеством напряг, часто не бывает, так что такая штука мне жизненно необходима. Нет, конечно, частично, проблему нехватки электричества могут решить солнечные батареи. Это, на данном этапе, я вообще считаю один из лучших источников альтернативной энергетики. Поэтому у меня есть и солнечная батарея (о которой расскажу позже), небольшой, но достаточной для меня мощности. Выдаёт она где-то 1 – 1,5 ампера при напряжении от 5 до 15 вольт.

Но солнце есть не всегда, поэтому термогенератор оказался нужнее. Да и вне цивилизации он необходим, а также выживальщики, я думаю, такими вещами интересуются.

Для создания термогенератора подойдут не всякие элементы Пельтье, а лишь те, которые держат температуру 300-400 градусов. Конечно, можно изготовить генератор и из обычных элементов, тех, что применяют в холодильниках, но лишь в порядке эксперимента. Ибо, чуть только перегреете – и элемент выйдет из строя. Приобрести высокотемпературные элементы можно у американцев или у китайцев. (Небольшое отступление про китайцев: читая мой блог, может сложиться неверное представлениея, что я плохо отношусь к Китаю или китайцам. Совсем наоборот, Китаем я восхищаюсь, что не мешает мне считать, что это самый вероятный наш противник. Опять же, немцы тоже когда-то были нашим врагом, да и французы, да и кто только не был. И что с того? Будет война – будем ненавидеть, но пока мир – мы друзья. Тем более, что всё в конце концов закончится, как ранее в случае с другими нациями. И таки станут, после всех войн, русские и китайцы – братьями навек. Аминь.)
Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

источник http://www.youtube.com/watch?v=onVj37r0F_4

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Про этот преобразователь я уже писал. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.

что это такое, назначение, характеристики, принцип работ

Холодильное оборудование и комплексы для охлаждения воздуха являются неотъемлемыми элементами повседневной жизни. Однако стандартные объемные конструкции на базе хладагентов нецелесообразны для мобильного применения, к примеру, в сумках-холодильниках. В таких случаях используются приборы, основанные на работе эффекта Пельтье, о котором мы детально расскажем в данном материале.

В основе элемента Пельтье или термоэлектрического охладителя лежит термопара из двух элементов с p- и n- типом проводимости, которые соединяются коммутационной медной пластиной. Детали в большинстве случаев изготовляются из висмута, теллура, сурьмы и селена. Такие устройства применяются в системах охлаждения бытового применения, также они имеют свойство вырабатывать энергию.

Что это такое?

Явление и термин Пельтье предполагают открытие, сделанное в 1834 году французским ученым Жаном-Шарлем Пельтье. Суть открытия состоит в том, что постоянно выделяется или поглощается тепло на участке, где происходит контакт двух разнонаправленных проводников, по которым течет электроток.

Классическая теория объясняет данное явление таким образом: при помощи электротока между металлами переносятся электроны, ускоряющиеся или замедляющиеся, в зависимости от контактной разности потенциалов на проводниках из металла с разным уровнем проводимости. Элементы Пельтье таким образом способствуют превращению кинетической энергии в тепловую.

На втором проводнике происходит обратный эффект, где необходимо пополнение энергии на основании фундаментального закона физики. Происходит такая ситуация благодаря процессу теплового колебания, в результате которого металл второго проводника охлаждается.

При помощи современных технологий можно изготовить модуль Пельтье с максимальным термоэлектрическим эффектом.

Устройство и принцип работы

Современные модули Пельтье являют собой конструкцию, в которой присутствуют две пластины-изолятора, а между ними в строгой последовательности соединены термопары. Стандартная схема данного элемента для лучшего понимания его функционирования приведена на рисунке.

Обозначения элементов конструкции:

А – контакты, при помощи которых осуществляется подсоединение к источнику питания;
В — горячая поверхность;
С — холодная сторона;
D – проводники из меди;
E – полупроводник р-перехода;
F – полупроводник типа n.

Элемент изготовляется так, что обе поверхности находятся в контакте с p-n или n-p переходами, исходя из полярности. Контакты p-n нагреваются, а n-p температура снижается. В результате на концах элемента появляется разница температур DT. Такой эффект означает, что тепловая энергия, которая перемещается между элементами модуля, регулирует температурный режим в зависимости от полярности. Также следует отметить, что в случае изменения полярности меняются горячая и холодная поверхности.

Технические характеристики

Технические параметры элемента Пельтье предполагают такие значения:

холодопроизводительность (Qmax) – рассчитывается на базе предельного тока и разницы температурного режима между концами модуля. Единица измерения – Ватт;
предельная температурная разница (DTmax) – измеряется в градусах, данная характеристика приводится для оптимальных условий;
Imax – предельная сила электротока, требуемая для обеспечения большей разницы температуры;
предельное напряжение Umax, которое требуется для электротока Imax для достижения максимальной температурной разницы DTmax;
Resistance – внутреннее сопротивление устройства, измеряется в Омах;
СОР – коэффициент эффективности или КПД модуля Пельтье, который отражает соотношение охлаждающей и потребляемой мощностей. В зависимости от особенностей устройства, для недорогих устройств показатель находится в пределах 0,3-0,35, для более дорогих моделей он варьируется до 0,5.

Преимуществами мобильного элемента Пельтье являются небольшие габариты, обратимость процесса, а также возможность использования в качестве переносного электрогенератора или холодильника.

Недостатками модуля являются дороговизна, невысокий КПД в рамках 3%, большие затраты электроэнергии и необходимость постоянного поддержания разницы температурных режимов.

Применение

Даже учитывая невысокий коэффициент эффективности, пластины в модуле Пельтье широко применяются в измерительных, вычислительных приборах, а также в переносной бытовой технике. Приведем перечень устройств, в которых модели являются неотъемлемой частью:

переносные холодильные устройства;
небольшие генераторы электричества;
комплексы охлаждения в ПК и ноутбуках;
кулеры для подогрева и охлаждения питьевой воды;
осушители воздуха.

Как подключить

Подключить модуль Пельтье можно самостоятельно, это не потребует много времени и усилий. На контакты выходов требуется подать постоянное напряжение, которое указано в инструкции по эксплуатации прибора. Красный провод подсоединяется к плюсу, а черный – к минусу. Обратите внимание, что при изменении полярности поменяются местами нагреваемая и охлаждаемая поверхности.

Перед подключением рекомендуется проверить работоспособность элемента. Одним из простых и надежных способов, как проверить устройство, является тактильный метод: для этого необходимо подсоединить устройство к источнику электротока и прикоснуться к разным контактам. У нормально функционирующего устройства одни контакты будут теплыми, а другие – охлажденными.

Также можно выполнить проверку при помощи мультиметра и зажигалки. Для этого нужно подсоединить щупы в контактам устройства, поднести зажигалку к одной стороне и наблюдать за показаниями мультиметра. Если элемент Пельтье работает в стандартном режиме, в процессе нагрева на одной стороне будет вырабатываться электроток, а данные о напряжении отобразятся на экране мультиметра.

Как сделать элемент пельтье своими руками

Элемент Пельтье нецелесообразно изготовлять в домашних условиях в связи с небольшой стоимостью и необходимостью специальных знаний для создания работоспособного элемента. Однако своими руками можно собрать эффективный мобильный термоэлектрический генератор, который пригодится на даче или в туристическом походе.

С целью стабилизации электрического напряжения потребуется собрать самостоятельно стандартный преобразователь на микросхеме ИМС L6920. На вход устройства необходимо подать напряжение 0,8-5,5 В, а на выходе он будет выдавать 5 В, этого значения достаточно для зарядки аккумулятора мобильных устройств в стандартном режиме. Если применяется стандартное электронное устройство Пельтье, тогда потребуется ограничение предельного значения температуры нагреваемой поверхности до 150 градусов. Для простоты контроля температуры целесообразно применять котелок с кипящей водой, тогда модель не будет нагреваться свыше 100 градусов.

Пластины Пельтье широко используются с целью охлаждения современной бытовой техники, в кондиционерах, эффективность устройства доказали в частности для стабилизации теплового режима и охлаждения мощного процессора. На основе элемента Пельтье часто изготовляются в домашних условиях эффективные мобильные холодильники для дачи или автомобиля, питания радиатора. В силу обратимости процесса, самодельные элементы используются в роли мобильных небольших электростанций в местностях без источника электроэнергии.

Самодельный кондиционер на элементах Пельтье

Элемент Пельтье – преобразователь термоэлектрического типа. В нем использован эффект Пельтье, заключающийся в том, что проходящий ток приводит к разным температурам с разных сторон элемента.

В элементе Пельтье использованы две пластины из полупроводниковых материалов, различие которых в уровнях энергии электронов. Прохождение тока приводит к тому, что одна из них становится холоднее, а вторая нагревается.

Среди достоинств элементов Пельтье выделяют бесшумность работы (в них движущихся частей), отсутствие в конструкции жидкостей, газов. Но они имеют низкий КПД, что ограничивает их применение.

На базе элементов Пельтье изготавливают мини-холодильники для, например, автомобилей, в которых мало места для размещения обычных приборов. Они есть в конструкциях цифровых фотоаппаратов, инфракрасных спектров, диодных лазеров.

Используя элементы Пельтье, легко сделать самостоятельно кондиционер. Правда, применение их для этих целей довольно спорно из-за их большого энергопотребления, которое несопоставимо с количеством холода, которое при этом вырабатывается.

Но если вопрос не в энергосбережении, а в желании познакомиться с конструкцией и принципом работы элемента, возможности сделать полезную поделку, то можно приступать. Отправляются в радиомагазин и покупают элементы Пельтье в количестве 4…8 штук.

Возвратившись домой, определяют их «горячие» стороны и ими крепят на радиатор, который будет отводить тепло. Лучше если он алюминиевый и имеет большое количество ребер, которые увеличивают теплоотдачу. Посадку делают на термоклей, что улучшает теплопередачу.

Размещают полученное устройство в форточке окна установленным радиатором наружу. В таком положении он будет охлаждаться более холодным уличным воздухом.

«Холодную» сторону элементов Пельтье располагают в сторону комнаты, воздух в которой хотят охлаждать. Крепят к ней вентилятор, например, взятый из компьютера, где он охлаждает процессор. Размещают его так, чтобы комнатный воздух компрессором направлялся на пластину преобразователя.

Элементами Пельтье можно охладить воздух в помещении, но при этом будет расходоваться много электроэнергии. Дело в том, что в приборах почти половину ее расходуется впустую, преобразуясь в тепло, рассеивающееся в атмосфере.

Исходя из реальных возможностей элементов, выработка холода ими практически в два раза ниже, чем количество потребленной при этом энергии. Это и объясняет их ограниченное использование, так как у современных сплит-систем аналогичный показатель в три раза больше потребленной электроэнергии.

Элемент Пельтье — Принцип работы, характеристики. Как сделать самостоятельно?

Краткая история открытия и обоснование физики работы

В основе работы элемента Пельтье находится физический принцип прохождения тока через две соприкасающиеся пластины, изготовленные из материалов с различными уровнями энергии тока прохождения, или другими словами — полупроводниками отличающихся типов. В месте их соединения будет наблюдаться нагрев при подаче тока в одну сторону, и понижение температуры при движении его в обратную.

Открыт эффект был еще в 18 веке Жан-Шарлем Пельтье, который получил его случайно, соединив контакты из висмута и сурьмы от источника тока. Капля воды, находящаяся в точке соприкосновения, превратилась в лед, что и вызвало интерес исследователя. Практическое применение открытие не получило по причине слабой распространенности электротехники в указанный период времени. Вспомнили о нем уже позднее, в век развития микроэлектроники, компонентам которой нужно было миниатюрное охлаждение, желательно без жидкостей и подвижных частей (насосов, вентиляторов и прочих).

Элемент Пельтье можно создать не только из полупроводников. Но, к сожалению, эффект от использования различных проводящих металлов будет ниже, и практически полностью потеряется за счёт нагревания их в месте соприкосновения и общей теплопроводности материала.

В общем виде конструкция выглядит как набор электродов кубической формы, изготовленных из полупроводников n- и p-типа. Каждый из них соединен с противоположными проводящими контактами, а все указанные пары соединены между собой последовательно. Причем расположение элементов выполняется так, чтобы связующие металлы между сборками полупроводников одного типа, соприкасались с первой стороной устройства в общем, а второго с противоположной. Сами p- и n- кубы зачастую изготавливаются из теллурида висмута и сплава кремния с германием. Соединительные контакты обычно из меди, алюминия или железа. Здесь главное требование — хорошая теплопроводность. Количество же пар в одной конструкции не ограничивается, и чем их больше, тем эффективнее работает элемент Пельтье. При подаче напряжения на сборку одна ее сторона нагревается, вторая охлаждается.

Принципиальная схема соединений в элементе Пельтье:

Годом нахождения обратного эффекта, выражающегося в выработке тока при охлаждении и нагреве соединенных проводников из разных металлов, принято считать 1821. Открытие было сделано Т. И. Зеебеком, который уже на следующий год опубликовал его в статье, предназначенной для Прусской академии наук, с названием «К вопросу о магнитной поляризации некоторых металлов и руд, возникающей в условиях разности температур».

Хотя согласно его работе, система генерации действует не только при использовании полупроводников, с ними ее КПД намного выше.

Элемент Пельтье, предназначенный целям генерации тока:

Устройство и принцип работы

Современные модули представляет собой конструкцию, состоящую из двух пластин-изоляторов (как правило, керамических), с расположенными между ними последовательно соединенными термопарами. С упрощенной схемой такого элемента можно ознакомиться на представленном ниже рисунке.

Устройство модульного элемента Пельтье

Обозначения:

А – контакты для подключения к источнику питания;
B – горячая поверхность элемента;
С – холодная сторона;
D – медные проводники;
E – полупроводник на основе р-перехода;
F – полупроводник n-типа.

Конструкция выполнена таким образом, что каждая из сторон модуля контактирует либо p-n, либо n-p переходами (в зависимости от полярности). Контакты p-n нагреваются, n-p – охлаждаются (см. рис.3). Соответственно, возникает разность температур (DT) на сторонах элемента. Для наблюдателя этот эффект будет выглядеть, как перенос тепловой энергии между сторонами модуля. Примечательно, что изменение полярности питания приводит к смене горячей и холодной поверхности.

Рис. 3. А – горячая сторона термоэлемента, В – холодная

Зачем нужны и чем отличаются от обычного охлаждения?

К практике предлагаю перейти чуть позже, так как надо вообще вначале определиться, что могут и что не могут элементы пельтье и зачем они нужны.

Допустим есть у вас некоторый процессор, вы в силу желаний улучшения производительности или спортивного интереса начинаете его разгонять и рано или поздно сталкиваетесь с вопросом перегрева процессора. Вы покупаете более производительный кулер, температуры немного снижаются. Вы ставите ещё более производительное охлаждение, температуры ещё чуть-чуть падают. Вы переходите на водяное охлаждение с большим радиатором и температуры падают ещё на пару градусов, потом вы заменяете большой радиатор на 4 радиатора от грузовиков, которые могут рассеять сотню киловатт тепла и получаете ещё выгоду в пол градуса и начинаете подозревать, что вы делаете что-то не так.

Условное изображение графика снижения температур от улучшения охлаждения

Всякие жидкие металлы скальпирования и прочие действия помогут сдвинуть все эти графики вниз на какое-то количество градусов, но суть — не изменится.

Условный график скорректированный для случая минимальных градиентов при передачи тепла от процессора

Проблема тут в том, что мы производим охлаждение относительно температуры воздуха. И не важно обдуваем мы радиатор установленный на процессоре или радиатор к которому подаётся тепло через жидкость. И чтобы мы не обдували воздухом комнатной температуры — рано или поздно мы придём к теоретически наименьшей температуре, которая нас может не устраивать. Конечно другой вопрос, что если процессор выделяет 50 ватт тепла то мы придём к этой температуре на маленьком радиаторе, а если 300 Ватт, то на большом, но суть в том, что предел есть и для процессоров он наступает очень быстро.

Выход из этой ситуации остаётся только один — в качестве среды использовать что-то, что холоднее комнатного воздуха, иначе никак.

И тут есть разные способы. Самый технологически простой — холодная проточная вода.

Есть ещё малозатратные способы — поместить компьютер в холодильник и на обычном кулере вы получите температуры ниже, чем на 4-х радиаторах охлаждения от грузовиков.

Компьютер в холодильнике

Логичным продолжением данной идея стало избавление от холодильника, а использование только самого принципа работы, а именно то, что можно взять некий газ с низкой температурой кипения и заставлять его вскипать там где нам нужно и вскипая он будет забирать тепло.

Проблем в данном решении несколько. Во первых — использование фреона, и опасности связанные с работой с ним, а так же тот факт что одна из частей контура с фреоном находится под высоким давлением. Вторая проблема — шум компрессора, который и обеспечивает нам то самое давление.

Ну и третья — технологически это сложная система состоящая из множества собранных друг с другом элементов. Но зато можно получить целый холодильник который работает не на большую камеру, а на кусок меди который прижат к крышке процессора и этот кусок меди может быть на градусов 60 холоднее окружающего воздуха, что существенно решает вопрос ограничения комнатными температурами, но одновременно с этим создаёт проблемы с конденсатом, так как в жилых помещениях в зависимости от влажности и температуры точка росы составляет от 5 до 20 градусов. Вдобавок данные системы практически неуправляемые, то есть работать в полсилы не могут и мощность отвода тепла закладывается при проектировании самой системы.

Ну и третий глобальный метод отводить тепло относительно более холодной среды — использование модулей Пельтье, о чём далее и будет идти речь.

Технические характеристики

Характеристики термоэлектрических модулей описываются следующими параметрами:

холодопроизводительностью (Qmax), эта характеристика определяется на основе максимально допустимого тока и разности температуры между сторонами модуля, измеряется в Ваттах;
максимальным температурным перепадом между сторонами элемента (DTmax), параметр приводится для идеальных условий, единица измерения — градусы;
допустимая сила тока, необходимая для обеспечения максимального температурного перепада – Imax;
максимальным напряжением Umax, необходимым для тока Imax, чтобы достигнуть пиковой разницы DTmax;
внутренним сопротивлением модуля – Resistance, указывается в Омах;
коэффициентом эффективности – СОР (аббревиатура от английского — coefficient of performance), по сути это КПД устройства, показывающее отношение охлаждающей к потребляемой мощности. У недорогих элементов этот параметр находится в пределах 0,3-0,35, у более дорогих моделей приближается к 0,5.

Маркировка

Рассмотрим, как расшифровывается типовая маркировка модулей на примере рисунка 4.

Рис 4. Модуль Пельтье с маркировкой ТЕС1-12706

Маркировка разбивается на три значащих группы:

Обозначение элемента. Две первые литеры всегда неизменны (ТЕ), говорят о том, что это термоэлемент. Следующая указывает размер, могут быть литеры «С» (стандартный) и «S» (малый). Последняя цифра указывает, сколько слоев (каскадов) в элементе.
Количество термопар в модуле, изображенном на фото их 127.
Величина номинального тока в Амперах, у нас – 6 А.

Таким же образом читается маркировка и других моделей серии ТЕС1, например: 12703, 12705, 12710 и т.д.

Применение

Несмотря на довольно низкий КПД, термоэлектрические элементы нашли широкое применение в измерительной, вычислительной, а также бытовой технике. Модули являются важным рабочим элементом следующих устройств:

мобильных холодильных установок;
небольших генераторов для выработки электричества;
систем охлаждения в персональных компьютерах;
кулеры для охлаждения и нагрева воды;
осушители воздуха и т.д.

Приведем детальные примеры использования термоэлектрических модулей.

Достоинства элементов Пельтье

Простота конструкции, отсутствие подвижных частей и специальных навыков при построении системы, низкая стоимость в сравнении с фреоном и при этом высокая разница температур сопоставимая с фрионными чиллерами.

Минусы фрионок тут тоже есть — а именно конденсат. Но вопрос с конденсатом частично решается тем, что Модули Пельтье поддаются управлению как по напряжению, так и по току. Но не так просто как хотелось бы. Питание должно быть без пульсаций, так как все переменные составляющие питания дают нагрев, но не дают перенос тепла, то есть и без того низкая эффективность ещё сильнее падает. То есть взять «ардуину», датчик температуры и контроллер каких-нибудь двигателей с ШИМ управлением и всё подключить — не получится. Вернее получится, но работать не будет.

Можно, конечно, питать используя силовые транзисторы в режиме управления, но при управлении всё равно сопротивление транзисторов далеко не бесконечное, так что потери эффективности и необходимость отвода от транзисторов тепла будет. Но в теории управлять этим можно динамически, так чтобы все компоненты были по температуре выше точки росы. Но две проблемы, а именно сложности управления и то, что одного элемента мало — дают и выходы из данной проблемы с управлением.

Во первых есть стандартное решение в вопросе нехватки производительности чего-то одного в «холодильных» или «нагревальных» делах. А решение это — объединение нескольких элементов чего-либо в один контур с общим теплонасителем. Мы не можем поставить модули Пельтье друг на друга, но это не значит, что мы не можем поставить их рядом друг с другом и прогонять через их холодные поверхности жидкость и чтобы они все вместе в сумме эту жидкость охлаждали. Так мы можем решить проблему ограниченности максимального переноса тепла одним элементом. В данном случае тут вопрос только в количестве этих элементов. Если есть желание и возможности можно и 100 элементов объединить в один контур.

И вопрос управления становится проще, так как не надо регулировать питание а можно просто подключать нужное количество элементов. Можно для снижения дискретности ещё поставить один более слабый элемент. Допустим если будет 10 мощных отводящих по 50 Ватт и один слабый на 25, то можно варьировать отбор тепла в пределах от ноля до 525 Ватт с шагом в 25 Ватт. А включать выключать элементы можно разрывая цепи питания, допустим электромеханическими реле, что шумно, либо твердотельными, что дорого для больших токов. Либо использовать транзисторы в ключевом режиме полностью их открывая, и автоматизировав всё это дело, измеряя температуру хладагента, влажность и температуру в помещении (для вычисления температуры точки росы), избавляясь от конденсата и лишней траты энергии в простое системы, то есть частично компенсировать имеющиеся недостатки, при этом в максимальной производительности давая виртуальную более холодную среду, чем окружающий воздух.

Недостатки элементов Пельтье

Во первых элементу Пельтье требуется не бесконечное количество тепла для работы. То есть если подать слишком большой тепловой поток, то элемент Пельтье просто начнёт греться и будет нагреваться до тех пор пока не выйдет из строя.

Вторая проблема — это закон сохранения энергии. И холод, как и тень от света — это не некая отрицательная энергия — а её отсутствие в том или ином месте или меньшее её количество в сравнении с окружающим пространством. То есть тепло процессора и холод элемента пельтье не аннигилируют друг с другом. Та энергия, что нужна была для перевода электронов тоже превращается потом в тепловую и её тоже надо отводить вместе с нагревом от электрического сопротивления.

Вкупе с самим нагревом от сопротивления выходит две вещи. Во первых элементы Петльте надо очень хорошо охлаждать, а иначе они перегреются и выйдут из строя, а во вторых у них крайне низкий КПД. Вернее КПД у них близок к 0. С точки зрения электричества — это нагреватель с интересными особенностями работы, но если считать за работу не сам перенос тепла, а количество переносимого тепла, то некое подобие КПД у этой вещи появляется.

Возвращаясь к элементам Пельте их можно купить и у нас, и вроде как они получше и число полупроводниковых блоков у них на одну и ту же площадь выше, но стоят они чуть ли не в десять раз дороже китайских. Китайские элементы Пельтье называются TEC1, далее указывается число пар полупроводников, для типоразмера 40 на 40 мм это 127 пар и далее указывается ток в Амперах. Чем выше ток — тем больше тепла элемент перетаскивает с одной стороны своего корпуса на другую. Я купил 15 Амперные модули.

Что касается 15 Амперного элемента, то свои 15 Ампер он потребляет на 15 Вольтах и обещается, что выводит он в идеальных условиях при этом около 130 Ватт тепла. В реальных условиях и на 12 Вольтах цифры ожидать стоит порядка 50-60 Ватт.

Как я выше уже писал — при перенасыщении теплом элемент Пельте уходит в разнос. И для мощного процессора одно элемента мало. Именно поэтому большинство экспериментов с элементами Пельтье которые вы можете найти в интернете сводятся к тому, что либо поставив этот элемент на «селрон» он хорошо охлаждается, либо при установки на i7/i9 или 9-тысячный FX всё это дело вообще не работает. Вернее становится всё ещё хуже чем было.

Ставить элементы пельтье «бутербродом» друг на друга когда и так они перегружены тоже не имеет никакого смысла. Если один элемент не может перевести 100 Ватт, то второй ещё сильнее не сможет перевести 250 Ватт уже от первого.

Трёхкаскадный модуль пельтье

Есть двухкаскадные (и даже трёхкаскадные) заводские сборки этих элементов, но они рассчитаны на то, что источник тепла очень слабый и обычно задача просто охладить что-то, допустим датчик какого-то чувствительного прибора.

Практический опыт с элементом Пельтье

Выглядеть он может по-разному, но основной его вид – это прямоугольная или квадратная площадка с двумя выводами. Сразу же отметил сторону “А” и сторону “Б” для дальнейших экспериментов

Почему я пометил стороны?

Вы думаете, если мы просто тупо подадим напряжение на этот элемент, он у нас будет полностью охлаждаться? Не хочу вас разочаровывать, но это не так… Еще раз внимательно читаем определение про элемент Пельтье. Видите там словосочетание “разности температур”? То то и оно. Значит, у нас какая-то сторона будет греться, а какая-то охлаждаться. Нет в нашем мире ничего идеального.

Для того, чтобы определить температуру каждой стороны элемента Пельтье, я буду использовать мультиметр, который шел в комплекте с термопарой

Сейчас он показывает комнатную температуру. Да, у меня тепло ;-).

Для того, чтобы определить, какая сторона элемента Пельтье греется, а какая охлаждается, для этого цепляем красный вывод на плюс, черный – на минус и подаем чуток напряжения, вольта два-три. Я узнал, что у меня сторона “А” охлаждается, а сторона “Б” греется, пощупав их рукой. Если перепутать полярность, ничего страшного не случится. Просто сторона А будет нагреваться, а сторона Б охлаждаться, то есть они поменяются ролями.

Итак, номинальное (нормальное) напряжение для работы элемента Пельтье – это 12 Вольт. Так как я подключил на красный – плюс, а на черный – минус, то у меня сторона Б греется. Давайте замеряем ее температуру. Подаем напряжение 12 Вольт и смотрим на показания мультиметра:

77 градусов по Цельсию – это не шутки. Эта сторона нагрелась так, что когда ее трогаешь, она обжигает пальцы.

[quads id=1]

Поэтому главной фишкой использования элемента Пельтье в своих электронных устройствах является большой радиатор. Желательно, чтобы радиатор обдувался вентилятором. Я пока что взял радиатор от усилителя, который дали в ремонт. Намазал термопасту КПТ-8 и прикрепил элемент Пельтье к радиатору.

Подаем 12 Вольт и замеряем температуру стороны А:

7 градусов по Цельсию). Когда трогаешь, пальцы замерзают.

Но также есть и обратный эффект, при котором можно вырабатывать электроэнергию с помощью элемента Пельтье, если одну сторону охлаждать, а другую нагревать. Очень показательный пример – это фонарик, работающий от тепла руки

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:

Компактность, удобство установки на самодельное электронное плато.
Отсутствие движущихся деталей, что увеличивает сроки его эксплуатации.
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:

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

Из диодов и транзисторов

Фактически любой элемент Пельтье представляет собой гирлянду из последовательно соединенных диодов, работающих в режиме пробоя. В сущности, любой электронный компонент, пропускающий ток в одном направлении и препятствующий его прохождению в обратном, построен на принципах соединения полупроводников p-n типа. Что в свою очередь наводит на мысли о схожести системы на искомую конструкцию, аналогичную той, которую имеет модуль Пельтье. Если брать во внимание диоды с пластмассовой оболочкой (включая излучающие свет), мешает доступу к самим контактным пластинам из разных металлов только сам корпус устройства.

Вот они, две пластины полупроводника в прозрачном диоде:

Случай транзисторов аналогичен, конечно учитывая то, что в большинстве из них три контакта, два из полупроводника одного типа и один (меньший) другого. Хотя избавиться от корпуса, если он металлический, проще, что довольно распространено у элементов названого типа — достаточно срезать верхнюю крышку и получить доступ к открытым контактным пластинам.

Металлический транзистор со снятой крышкой:

Саму процедуру избавления от корпуса возложим на читателей, с рекомендацией попробовать нагрев, кислоту или механическое снятие преграды. Что касается соединения контактных площадок, здесь некоторые фанаты, судя по имеющейся информации, использовали меднение их верхушек электрическим методом. Впоследствии к подготовленным участкам осуществлялась пайка проводящих контактов.

После получения требуемых металлов, главное, что нужно помнить при их подключении — направление прохождения тока и последовательное соединение, выглядящее, как p-n-p-n-p-n, учитывая тип полупроводников. Кроме того, чем больше будет использовано элементов в конструкции, вне зависимости от их размера, тем и выше КПД получившегося генератора или устройства создающего тепло вместе с холодом.

Как изготовить генератор на основе элемента Пельтье?

Генераторы на основе элемента Пельтье особенно интересуют людей, которые ввиду достаточно продолжительной отрезанности от цивилизации нуждаются в простом и доступном источнике энергии. Также они широко применяются при критическом перегреве деталей персонального компьютера.

Рис.2: Генератор на основе элемента Пельтье.

Элементы Пельтье имеют достаточно интересный принцип действия, но помимо этого обладают одной любопытной особенностью: если к ним прилагается разность температур, то они продуцируют электричество. Один из вариантов генератора на базе этого устройства предполагает следующую конструкцию:

По двум трубкам (одна для входа, другая для выхода) движется пар, который направляется в полость теплообменника, сконструированный из пластины (материал: алюминий), имеющей толщину 1 см.

К каждому отверстию теплообменника подведено соединение с одним каналом. Габариты теплообменника точно дублируют габариты элементов Пельтье. Два элемента фиксируются на двух сторонах теплообменника с помощью четырёх винтов (по 2 на каждую сторону). В результате, благодаря отверстиям и канальцам теплообменника формируется полноценная система сообщающихся отделов, через которые проходит пар. Двигаясь вперёд, пар входит в камеру по одной трубке и выходит через другую, двигаясь к следующей камере. Транслируемое паром тепло достаётся элементам Пельтье, когда пар непосредственно соприкасается с их поверхностью , а также с материалом теплообменника.

Чтобы вплотную прижать элементы к корпусу теплообменника , а также для организации отвода тепловой энергии на «холодную» сторону применяются пластины из алюминия на 0,5 см в толщину. На последнем этапе вся конструкция герметизируется силиконовыми герметиками.

После этого через трубки пускают пар, а конструкция погружается в холодную воду. Вся система целиком начинает работать. Электрический ток будет образовываться до тех пор, пока разница между температурой «горячей» и «холодной» сторон не сократится до минимума.

Есть и более элементарный метод.

Элемент Пельтье выводами подсоединённый к зарядному телефонному кабелю закрепляется на алюминиевом радиаторе (который будет контактировать с «холодной» стороной) с помощь герметика. Сверху на устройство ставится любой горячий предмет, например, кружка с горячим чаем. Через пару секунд телефон можно ставить на зарядку. Зарядка будет продолжаться, пока чай не остынет.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

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:

Основой для платы должна служить прочная керамика;
Для максимального температурного перепада надо подготовить не менее 20 связей;
Правильные расчеты — залог увеличения коэффициента полезного действия на 70%;
Наибольшую мощность используемому оборудованию даст фреон;
Самодельный модуль устанавливается возле его испарителя, рядом с мотором;
Монтаж производится стандартным набором инструментом с применением прокладок;
Они необходимы для изолирования рабочей модели от пускового реле;
Изоляция понадобится и для самой проводки, перед ее подключением к компрессору;
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:

Применяется в основном для охлаждения компьютерных видеокарт.
Его сопротивление колеблется в пределах 3 Ом.
Температурный перепад равен 10 градусам, а КПД — 65%.
Для него требуется 14 медных проводничков.
Для подключения задействуется немодульный переходник.
Устройство монтируется рядом с встроенным кулером на видеокарте.
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.

Как сделать элемент для кулера питьевой воды?

Как проверить на работоспособность

При покупке и использовании может возникнуть вопрос, как проверить элемент Пельтье на работоспособность. Самый простой способ проверки — подключить термоэлемент к источнику напряжения и проверить обе его стороны рукой. Одна сторона должна быть холодной, а вторая начать нагреваться.

Если нет возможности использовать источник тока, от которого можно было бы осуществить питание элемента, то придется пойти от обратного. Для этого нужно иметь под рукой мультиметр и источник огня (лучше всего зажигалку). Выводы мультиметра необходимо подключить к проводам от элемента. После этого по одной из сторон нужно провести зажигалкой.

Обратите внимание! Если пластина рабочая, то под действием огня она начнет вырабатывать некоторое количество электричества. Это можно будет увидеть по показаниям электроизмерительного прибора.

Элемент Пельтье может использоваться во многих сферах деятельности обычного человека. Сделать качественный и эффективный элемент самостоятельно в домашних условиях достаточно сложно. Проще купить готовый в магазине и уже из него сооружать множество полезных конструкций дома.

[spoiler title=”Источники”]

https://ProFazu.ru/elektrooborudovanie/samodelki-oborud/element-pelte-printsip-raboty.html
https://www.asutpp.ru/chto-takoe-element-pelte-i-ego-primenenie.html
https://pc-01.tech/peltie/
https://www.RusElectronic.com/element-peltje/
https://nowifi.ru/vyzhivanie-v-dikoy-prirode/105-element-pelte-svoimi-rukami.html
https://elektronchic.ru/avtomatika/element-pelte.html
https://FB.ru/article/192230/pelte-element-svoimi-rukami-kak-sdelat
https://rusenergetics.ru/oborudovanie/element-pelte

[/spoiler]

ТеорияПостоянный ток — определение и параметры

принцип работы, области применения, сборка

В электротехнике используется много разных физических эффектов, процессов и свойств материалов. Достаточно вспомнить магнетизм, емкостные характеристики диэлектриков, сопротивление металлов прохождению тока. Определенный интерес представляют конструкции, содержащие связки двух полупроводников p- и n- типа, физические состояния которых, — под действием электрического тока — меняются. Речь идет об элементах Пельтье, названых так по имени первооткрывателя эффекта.

При подаче электроэнергии в устройство названого типа, место соприкосновения пластин разной энергетической проводимости нагревается или охлаждается в зависимости от направления движения тока. Причем разница температур может быть весьма велика и зависит в большей степени только от поступающего напряжения. Доступность конструкции позволяет изготовить самодельный элемент Пельтье даже в домашних условиях силами заинтересованного любителя электроники из вполне доступных материалов.

Самодельный холодильник с использованием элемента Пельтье:

Ниши применения аппарата довольно широки, от создания разогревающих поверхностей, до систем охлаждения процессоров, напитков или даже создания мини-холодильников. Единственный минус элемента — стоимость исходных материалов. Для миниатюрных конструкций еще можно найти необходимое их количество в компонентах электроники. В случае больших и соответственно мощных аппаратов, цена полупроводников будет дороже.

Теперь что касается выработки тока на биметаллических пластинах. Физическое явление ошибочно относят конкретно к элементам Пельтье, что не совсем точно соответствует истине. Изначально эффект открыт был Т. И. Зеебеком от фамилии которого и получил свое название. В проведенных исследованиях было выявлено, что в двух связанных проводниках из различных металлов (не обязательно p- и n- типа), для которых создается разница температур в отношении каждого, методом нагрева одного и охлаждением другого, возникает электрический ток. Правда, КПД процесса выше у полупроводниковой конструкции, больше напоминающей классический элемент Пельтье.

Генератор на основе эффекта Зеебека:

К сожалению, несмотря на видимые преимущества термических генераторов, производящих электричество и работающих на основе эффекта Зеебека, широкого распространения они не получили. Во всем виновата изначальная цена материалов, от которых непосредственно зависит коэффициент полезного действия на каждую единицу площади устройства. Кроме того, не стоит забывать о разнице температур, резкость которой в природе получить достаточно сложно. Есть конечно варианты, когда генератор названого типа работает на принудительном нагреве одной пластины и охлаждении другой. Причем первое действие производится не только за счет сгорания ископаемого топлива, но и к примеру, при распаде радиоактивных элементов или воздействия солнечных лучей. К сожалению, мощность таких устройств относительно мала по сравнению с энергозатратами, нужными для конечного производства тока. Классические виды генераторов в названом случае более эффективны при весьма солидной экономии топлива, необходимого для работы, или же при слабом действии природных факторов.

Еще один генератор, использующий тепло для питания слабого потребителя:

Краткая история открытия и обоснование физики работы

Продаваемые сборки элементов Пельтье:

Внутреннее устройство элемента Пельтье:

Принципиальная схема соединений в элементе Пельтье:

Элемент Пельтье, предназначенный целям генерации тока:

Где применяется

Миниатюрность настоящих элементов и относительно низкое их энергопотребление, — вкупе с отсутствием движущихся частей или различных жидкостей, применяемых в целях переноса тепла — предоставляет широкий спектр ниш использования. Сюда входят автомобильные кондиционеры, системы охлаждения микросхем и элементов электроники, мини-холодильники, подставки поддерживающие определенную температуру размещенных сверху емкостей. Кроме названых используется оборудование на элементах Пельтье в специфичных сферах, на подобии ПЦР-амплификаторов, нагревающихся систем вспышки фотоаппаратов, телескопах (для снижения теплового шума) и приемниках излучения инфракрасных устройств.

Реже можно заметить настоящий элемент в роли части конструкции генераторов. Хотя на рынках периодически всплывают аппараты аналогичного класса, к примеру, в виде фонариков, работающих от тепла человеческого тела или слабых машин, производящих электрический ток в целях подзарядки аккумуляторов смартфонов или ноутбуков.

Напряжение, получаемое на выходе элементов Пельтье:

Достоинства и недостатки

Как уже говорилось ранее, основным плюсом элементов Пельтье служит их миниатюрность, вкупе с отсутствием движущихся частей и агрегатных сред, используемых для передачи температуры. Соответственно, нет различных вентиляторов и насосов, хотя первые и могут использоваться для создания более быстрой конвекции тепла устройства и внешней среды. Кроме названых можно вспомнить простоту конструкции, которую в принципе может повторить каждый, изготовив элемент Пельтье своими руками.

Есть и минусы, основным из которых можно назвать низкий КПД, требующий повышения силы тока для создания действительно значимой разницы температур между горячей и холодной частью.

Эффект охлаждения достигаемый при использовании элементов Пельтье:

Элементы Пельтье своими руками

Получив теоретические знания о функционировании биметаллического устройства, пора перейти к тому, как сделать элемент Пельтье своими руками. Вот только сначала нужно выбрать нишу его применения. Хотя бы потому, что использовать устройство можно для охлаждения чего-либо, нагрева, или в качестве генератора с целью выработки электроэнергии. Последний вариант предпочтительнее по причине ненужности большого количества исходных материалов, хотя бы потому что многовольтное и высокоамперное устройство изготовить в любом случае сложно, особенно дома, ну а для целей подзарядки чего-либо подойдет и меньший его вариант. Хотя лучше купить готовый элемент Пельтье требуемой мощности с торговых интернет-площадок, чем заниматься его изначальным и достаточно невыгодным изготовлением.

Из диодов и транзисторов

Вот они, две пластины полупроводника в прозрачном диоде:

Металлический транзистор со снятой крышкой:

В окончании

Статья полностью объясняет, как работает элемент Пельтье и можно ли его повторить своими руками, используя только доступные материалы. Целесообразность самоличной сборки в практических целях оставляем на совести интересующихся вопросом. Хотя устройство, сделанное лично, безусловно более полно удовлетворит внутреннего любителя все делать самостоятельно, в отличие от покупного.

Видео по теме

Самодельный охладитель Пельтье с регулятором температуры DIY

Давайте посмотрим, как построить термоэлектрический мини-холодильник Пельтье с использованием модуля TEC1-12706 и переключателя контроля температуры W1209

Для этого проекта я использовал свой блок питания ATX с переходом ATX доска для создания самодельного мини-холодильника Пельтье или холодильника Пельтье с цифровым термостатом (W1209).

Идея пришла мне в голову, когда я искал дешевый термоэлектрический холодильник своими руками. Вместо классического компрессора в этих холодильниках для охлаждения используются модули Пельтье.Основное преимущество этих устройств заключается в том, что в них нет движущихся частей, нет хлорфторуглеродов (CFC), они управляются путем изменения подаваемого тока, они имеют более длительный срок службы и их легко заменить, если они когда-либо сломаются.

Проверьте эти модули Пельтье TEC12706 на Amazon (филиал)

Что такое термоэлектрический модуль Пельтье TEC-12706?

Эти модули Пельтье представляют собой керамический квадрат, содержащий два разных типа полупроводников. Модуль Пельтье действует как тепловой насос, когда к модулю подается электрический ток.Одна сторона Пельтье охлаждается, а другая нагревается. Есть два основных типа модулей, использующих эффект Пельтье; термоэлектрический охладитель (ТЭО) и термоэлектрический генератор (ТЭГ).

ТЭГ может выдерживать более высокие температуры и, как правило, более эффективен при большей разнице температур между горячей и холодной стороной. Эти модули в основном используются для выработки электрического тока за счет нагрева одной стороны при сохранении холодной другой стороны. Они коммерчески используются для создания тепловентиляторов для дровяных печей.Дополнительную информацию о ТЭГах можно найти в другой моей публикации о термоэлектрических генераторах. С другой стороны, модуль Пельтье, который я буду использовать в этом проекте, представляет собой термоэлектрический охладитель (ТЕС). Существуют различные типы TEC, и я решил использовать TEC1 12706.

Для вашей информации, TE относится к термоэлектрическим. C обозначает нормальный размер по сравнению с маленьким размером (S). Цифра 1 представляет собой количество ступеней, обычно это один. Следующие числа используются для определения количества пар и текущего рейтинга.Число 127 означает, что имеется 127 пар полупроводников. Чем выше это число, тем более проводящим и эффективным будет этот модуль. Последнее число 06 указывает на текущую мощность этого модуля Пельтье. В этом случае номинальный ток TEC1-12706 составляет 6 ампер. Для получения дополнительной информации об этих устройствах Пельтье, не стесняйтесь читать больше в Википедии.

Насколько эффективны термоэлектрические модули Пельтье TEC-12706?

Эта эффективность модуля зависит от разницы температур между горячей и холодной сторонами блока Пельтье.Эти модули TEC более эффективны, когда разница температур между двумя сторонами ближе друг к другу. Таким образом, важно эффективно рассеивать тепло и холод, производимые с каждой стороны.

Для этого проекта я использую радиаторы, которые я взял со своего старого компьютера, но вы можете использовать радиаторы любого типа, какие только сможете найти. Для большей энергоэффективности радиаторы и модуль Пельтье следует собирать с использованием термопасты или теплопроводных силиконовых прокладок. Таким образом, тепло и холод будут беспрепятственно рассеиваться на радиаторах и увеличивать эффективность охладителя Пельтье.Я также использую компьютерные вентиляторы для рассеивания энергии на обоих радиаторах. Я использовал горячий клей, чтобы закрепить вентиляторы. Меньший нужно разместить над маленьким радиатором. Я использовал вентилятор на 24 В для внутренней стороны кулера, хотя я использую источник питания на 12 В. Таким образом снижается скорость вращения вентилятора и снижается выделяемое им тепло. Таким образом, ваш холодильник станет немного более эффективным.

Изготовление самодельного мини-холодильника Пельтье с использованием модуля Пельтье TEC-12706

Обязательно проверьте модуль Пельтье, прежде чем все подсоединять.Вы можете использовать батарею на 1,5 В, чтобы увидеть, какая сторона горячая, а холодная. Вы должны подключить большой радиатор и вентилятор к горячей стороне и использовать меньший радиатор и меньший вентилятор для холодной стороны. Чтобы построить мини-холодильник Пельтье, я использовал старую транспортировочную коробку из пенополистирола, которая была у меня под рукой. Опять же, чем больше утеплитель, тем эффективнее будет ваш самодельный холодильник. Я выбрал это, потому что было легко разрезать крышку и поместить в нее термоэлектрический модуль Пельтье.

AliExpress.com Товар — Элемент Пельтье TEC1-12706 термоэлектрический модуль Пельтье 12706 TEC 12V DIY холодильник Cooler Peltier TEC1-12706 diy electronic

Использование цифрового термостата W1209 для контроля температуры вашего самодельного холодильника Пельтье

Для управления температура моего самодельного холодильника Пельтье, я использую цифровой термостат W1209.Этот переключатель контроля температуры дешев и прост в использовании. Вы можете установить желаемую температуру с точностью до 0,1 градуса. Датчик будет контролировать питание, включая и выключая модуль Пельтье в зависимости от настроек. Проверьте схему проводов в конце этого поста, чтобы узнать, как все подключить к устройству Пельтье и источнику питания. Модуль Пельтье TEC-12706 теоретически может использовать до 6 ампер, поэтому ему нужен хороший источник питания. Я использовал старый блок питания ATX от своего компьютера и преобразовал его в настольный блок питания с помощью переходника платы ATX.

Эффективность самодельного кулера Пельтье

Я использовал горячий клей для крепления вентиляторов. Меньший нужно разместить над маленьким радиатором. Я использовал вентилятор на 24 В для внутренней стороны кулера, хотя я использую источник питания на 12 В. Таким образом снижается скорость вращения вентилятора и снижается выделяемое им тепло. Таким образом, ваш холодильник станет немного более эффективным. Можно ожидать, что разница между температурой кулера и окружающей средой составит 10-15 градусов Цельсия. По Фаренгейту она упала с 70 до 50 градусов.

Общие выводы о самодельном мини-холодильнике Пельтье

Этот кулер явно не так эффективен, как классический компрессорный холодильник, но это крутой электронный гаджет, дешевый и простой в сборке! Ознакомьтесь с моей коммутационной платой ATX Instructables или в моем видео на YouTube, чтобы получить дополнительную информацию о блоке питания лабораторного стола, используемом в этом проекте, и о том, как выполнить преобразование блока питания вашего компьютера ATX. Надеюсь, эта информация окажется для вас полезной.

Материал, необходимый для этого проекта самодельного кулера

Самодельный холодильник Пельтье:

— Модуль Пельтье TEC1 12706 (eBay) (AliExpress) (Amazon)
— Переключатель контроля температуры W1209 цифровой термостат (eBay) (AliExpress) (Amazon)
— Теплопроводящая силиконовая прокладка (eBay) (AliExpress)
-8см Компьютерный вентилятор (eBay) (AliExpress)
-4см Компьютерный вентилятор 24 В (eBay) (AliExpress)
-Транспортная коробка из пенопласта (или кулер любого типа, который у вас есть)
-Маленькие и большие радиаторы от старого ПК или любые радиаторы, которые могут быть у вас
-Электрические провода (я использую провода AWG14 и кабели Dupont)
-Пистолет для горячего клея

Преобразование источника питания ATX в лабораторный стол:

-ATX Плата Breakout Board (eBay) (AliExpress)
-ATX Блок питания (eBay)

Пожалуйста, посетите мою страницу с инструкциями, чтобы узнать больше об этом холодильнике Пельтье, сделанном своими руками.Также посмотрите мой предыдущий пост, чтобы узнать, как использовать цифровой мультиметр DT830B для измерения напряжения и силы тока.

Предупреждение и отказ от ответственности

Блок питания ATX может обеспечивать достаточный ток, чтобы вызвать серьезные травмы или смерть. Я не несу ответственности за несчастные случаи или повреждения. Не стесняйтесь использовать партнерские ссылки, представленные на этой странице. Цены такие же, анонимно, так что вы можете поддержать создание этих видео.

Мини-холодильник с модулями Пельтье | Охладитель Пельтье

Это было в середине 1821 года, когда Дж.Т. Зеебек обнаружил, что если два разнородных металла, соединенных в двух разных точках, выдерживать при разных температурах, возникает микровольт. Это явление называется эффектом Зеебека. Несколько лет спустя Пельтье обнаружил, что если на термопару подается напряжение, один спай термопары нагревается, а другой остывает. Противоположность эффекту Зеебека называется эффектом Пельтье.

Это руководство по разработке небольшого твердотельного кулера основано на широко распространенном чипе Пельтье.Чип Пельтье — это термоэлемент, который использует эффект Пельтье для реализации теплового насоса. В нем две тарелки, одна холодная, а другая горячая. Между пластинами соединены несколько термопар. При подаче надлежащего напряжения одна пластина становится холодной, а другая — горячей.

Чип Пельтье называется тепловым насосом, потому что он не генерирует ни тепла, ни холода. Он просто передает тепло от одной пластины к другой, таким образом охлаждая первую пластину. Его также часто называют микросхемой термоэлектрического охладителя (TEC).Короче говоря, при приложении постоянного тока (DC) к микросхеме TEC возникает разница температур между передней и задней частью устройства (эффект Пельтье), и в результате вы получаете горячую и холодную поверхность. TEC1-12706 — это обычный термоэлектрический охлаждающий чип, доступный у большинства трейдеров eBay.

В TEC1-12706 буква C после TE указывает «стандартный размер», а 1 означает «одноступенчатое» TEC. Затем следует тире. Первые три цифры после тире указывают количество термопар внутри ТЭО.Здесь 127 пар. Следующие две цифры обозначают номинальный рабочий ток для Пельтье. Итак, 06 означает «6 ампер».

Охладитель Пельтье

Охладитель Пельтье — это охлаждающий двигатель, содержащий элемент Пельтье (микросхему ТЕС). Когда через микросхему ТЕС пропускается постоянный ток, низкотемпературная сторона поглощает тепло, а высокотемпературная сторона излучает тепло, создавая разницу температур на двух поверхностях. Однако, поскольку излучаемое тепло больше реагирует на количество электричества, вводимого в модуль, чем поглощаемое тепло, если постоянный ток постоянно пропускается через чип, выделяемое тепло превышает поглощенное тепло, и обе стороны блока становятся горячими.Из-за этого крайне важно подключить микросхему TEC к радиатору, например, к алюминиевым ребрам, чтобы эффективно рассеивать излучаемое тепло.

Короче говоря, когда на микросхему ТЕС подается постоянное напряжение, положительные и отрицательные носители заряда в матрице гранул поглощают тепловую энергию от одной поверхности подложки и передают ее подложке на противоположной стороне. Поверхность, на которой поглощается тепловая энергия, становится холодной, а противоположная поверхность, на которой выделяется тепловая энергия, становится горячей!

Кулер Пельтье также включает в себя мощную комбинацию радиатора и вентилятора для охлаждения микросхемы TEC.В таблице ниже представлены характеристики микросхемы термоэлектрического охладителя TEC1-12706. Вы можете купить радиатор процессора и вентилятор с почти такими же характеристиками, что и вентилятор процессора для процессоров AMD: 80,6 × 80,6 × 69,4 мм3 с радиатором с алюминиевыми ребрами. Дополнительная алюминиевая пластина радиатора 60 × 60 мм2 (и термопаста) также доступна по разумной цене. К счастью, вы можете купить большинство этих ключевых компонентов у известных продавцов на eBay и / или Amazon (см. Рис. 1).

Рис.1: Ключевые компоненты для самодельного охладителя Пельтье

Микросхема TEC и базовый тест

Перед тем, как начать реальное строительство с микросхемой TEC, проверьте ее на предмет надлежащего рабочего состояния.Для этого просто подключите красный (+) и черный (-) провода микросхемы TEC (TEC1-12706) к лабораторному источнику питания 1,5 В постоянного тока и оставьте источник питания включенным в течение 10–30 секунд. После этого вы можете проверить микросхему TEC с помощью кончика пальца или цифрового термометра, чтобы убедиться, что одна сторона микросхемы горячая, а другая холодная. Просто отметьте горячие и холодные поверхности чипа TEC (например, буквами H и C) с помощью любого перманентного маркера.

Рис.2: Тестирование микросхемы TEC

Включение

Двигатель охладителя в сборе (микросхема термоэлектрического охладителя, радиатор и вентилятор охлаждения, все в сборе) может питаться от блока / модуля импульсного источника питания (SMPS) 12 В, 6 А +, подобного показанному на рис.3. Или попробуйте аккумулятор SMF 12 В / 7 Ач. Если все в порядке, через несколько секунд на пластине появятся следы инея.

Рис. 3: 6A-8A, импульсный источник питания 12 В

Обратите внимание, что основная функция микросхемы Пельтье — охлаждение, а микросхемы Пельтье имеют разные номинальные мощности, соответствующие тому, насколько быстро холодная сторона может охладить объект. Другой обычно указываемый коэффициент — это дельта-Т (dT), которая представляет собой максимальную разницу между температурами с обеих сторон.

Кроме того, чипы Пельтье не работают в соответствии со спецификациями, за исключением случаев, когда есть что-то, что помогает отводить тепло с горячей стороны.Вот почему нужен мощный радиатор. Это окружающий воздух с его температурой, в которой рассеивается тепло.

Итак, собранный и протестированный двигатель-охладитель теперь можно использовать для сборки собственного мини-холодильника, кулера для банок или миниатюрного кондиционера. Мы надеемся, что поиск в Google даст вам интересные идеи по этому поводу.

Контроллеры / драйверы ТЕС

Иногда требуется специальный контроллер / драйвер ТЕС. Конечно, существует множество устройств для продвинутых приложений.На eBay вы можете найти несколько устройств, которые подойдут для этой работы. На рис. 4 показано такое многофункциональное устройство, неожиданно имеющее один канал обратной связи для приема входных сигналов от термистора NTC для стабилизации температуры.

Рис. 4: Контроллер Пельтье sPLC-10

Контроллер ТЕС регулирует ток, подаваемый на микросхему Пельтье, в соответствии с желаемой температурой объекта и фактической измеренной температурой объекта. Чтобы иметь возможность контролировать температуру объекта, вы должны разместить датчик на объекте.Обратите внимание, что важно разместить датчик как можно ближе к критической точке на объекте, где вам нужно поддерживать желаемую температуру.

Поскольку охлаждение радиатора вентилятором снижает тепловое сопротивление радиатора окружающему воздуху, большинство высокопроизводительных контроллеров ТЕС имеют выделенные выходы управления вентиляторами, поддерживаемые методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Таким образом, вентилятор увеличивает тепловые характеристики и уменьшает разницу температур (dT), позволяя использовать радиаторы меньшего размера.

Коэффициент полезного действия

Важным показателем при выборе элемента Пельтье является коэффициент полезного действия (COP). COP определяется как количество тепла, поглощаемое на холодной стороне, деленное на входную мощность элемента Пельтье. Результатом максимального COP является минимальная входная мощность Пельтье. Таким образом, радиатор должен рассеивать минимальное общее количество тепла. Более низкая температура радиатора приводит к более низкому dT. Таким образом, можно использовать радиаторы меньшего размера, что обеспечивает более компактную конструкцию.С другой стороны, при оптимизации затрат следует использовать конструкцию с более низким COP.

постоянного тока или ШИМ?

Существует два режима питания / контроллера для термоэлектрических охладителей, работающих на эффекте Пельтье: постоянный ток и ШИМ. Хотя во многих ситуациях ШИМ используется для управления элементами Пельтье, большинство производителей элементов Пельтье предлагают режим постоянного тока и прямо не рекомендуют прямое ШИМ-управление элементами Пельтье.

Сообщается, что элементы Пельтье, управляемые ШИМ, всегда менее эффективны, чем приложения, управляемые постоянным током.Еще одна проблема с режимом PWM — это электромагнитные помехи (EMI) в проводке к элементу Пельтье.

Некоторые эксперты рекомендуют использовать ШИМ с L-C фильтром, чтобы получить чистый ток возбуждения на более высоких частотах, в то время как другие предпочитают сравнительно простой режим постоянного тока. В любом случае, согласно документации, для достижения хорошей стабильности важно, чтобы ток возбуждения был постоянным и плавным с очень низкой пульсацией и шумом. Волны снижают охлаждающую способность элемента Пельтье.

Линейный или ИИП?

Существует два популярных решения для создания необходимого постоянного тока для управления элементами Пельтье — линейное и SMPS.Поскольку элементы Пельтье / линейные блоки питания питаются постоянным током, линейные блоки питания будут работать оптимально, но они имеют низкий КПД. С другой стороны, блоки SMPS имеют высокий КПД (> 90%), поскольку их электронная конструкция приводит к меньшим потерям. По этой причине не рекомендуется использовать линейные источники питания для управления элементами Пельтье.

Примечание автора

В этой статье рассказывается об основах и некоторых идеях, которые помогут стимулировать воображение и творческие способности.Читатели могут приобрести большинство ключевых компонентов на eBay.in, а модуль SMPS XK2412DC и контроллер Пельтье SPLC-10 — на зарубежных рынках.

Эта статья была впервые опубликована 7 апреля 2018 г. и обновлена 17 января 2020 г.

Создайте подставку для пельтье, чтобы кофе оставался теплым или холодным

В 1798 году Жану Шарлю Атанасу Пельтье было всего 13 лет, и, хотя он происходил из малообразованной семьи в сельской местности Франции, люди уже начали замечать интеллектуальные таланты юноши.

Помимо того, что он был заядлым читателем практически любой книги, которую мог достать, Пельтье проявил способность устанавливать часы. Его семья была слишком бедной, чтобы продолжить его общее образование, поэтому отец отдал его в ученики часовщику. Молодой Пельтье находил своего хозяина, месье Брауна, крайне неприятным и чрезвычайно властным человеком. Браун запретил Пельтье заниматься чем-либо, кроме часового дела. Но по ночам Пельтье тайком читал при свечах. Так было до тех пор, пока Браун не обнаружил его и не убрал все свечи из своей комнаты.Даже тогда Пельтье пытался читать в своем окне при свете полной луны. Снова Браун обнаружил его и остановил
даже от этого. Это была последняя капля: «Да хватит!» Пельтье заплакал и убежал в Париж.

Жизнь в Париже была лучше. Он нашел работу, пожалуй, у самого уважаемого часовщика во всей Франции: Авраама Луи Бреке. Пельтье стабильно работал на Бреке до 1815 года, когда он получил значительное наследство от матери своей жены. Эта финансовая свобода дала ему возможность выйти за рамки часового дела.Впервые в жизни Пельтье смог посвятить себя тому, что любил больше всего: учебе. Он читал все, что попадалось ему в руки: беллетристику Вольтера, философию Руссо, но больше всего книги по науке.

С каждой прочитанной книгой Пельтье становилось все более любопытным. Вскоре он отказался от чтения и начал проводить эксперименты. Немногие ученые с таким энтузиазмом занимались столькими разными областями. Он препарировал животных, наблюдал за ночным небом, исследовал химические процессы и предсказывал погоду среди десятка других занятий.Но больше всего его помнят сегодня за его эксперименты с электричеством.

В 1834 году Пельтье обнаружил, что когда он заставлял электрический ток течь по цепи, состоящей из двух разных проводников, в местах соединения разнородных проводов происходило нечто замечательное. В зависимости от направления тока один спай становился горячим, а другой — холодным. Чем больше подавалось напряжение, тем горячее и холоднее становилось.

Это явление теперь известно как эффект Пельтье и является ключевой идеей при разработке многих прецизионных инструментов, спутников, тепловых насосов, осушителей и даже холодильников для вина.

Научные принципы, лежащие в основе эффекта Пельтье, сложны, но в двух словах они работают следующим образом: для заданного напряжения количество энергии, которым обладают электроны при прохождении через проводящие провода, различается в зависимости от материала электрического проводника. В электрических соединениях между различными типами проводников плавный поток электронов прерывается, вызывая эквивалент электронной пробки. С одной стороны от затора электроны отводят избыточную энергию в окружающую среду, чтобы они могли войти в новый проводник.Здесь становится жарко. На другом стыке электроны делают противоположное: вынуждены поглощать энергию из своего окружения, они делают эту сторону холодной.

Вскоре инженеры и ученые выяснили, что эта сверхпростая схема (всего лишь пара разных типов проводов, спаянных вместе, и батарея) имеет множество интересных применений. Имея только источник напряжения и два типа проводов, можно создать электрическое устройство, которое нагревает и охлаждает без движущихся частей.

В этом выпуске журнала Remaking History мы воспользуемся термоэлектрическим принципом месье Пельтье, чтобы сконструировать настольную подставку для напитков, которая может нагревать и охлаждать чашку — по вашему выбору — одним щелчком переключателя.

МАТЕРИАЛЫ

Трансформатор настенный, 12В 1,5А
Болты, ¼ ”× 2½”, с полной резьбой (4) с гайками
Шайба, внутренний диаметр ¼ ”(12)
Вентилятор охлаждения, 12 В, квадрат 50 мм
Радиатор с алюминиевым оребрением, примерно 70 мм × 70 мм × 25 мм Скорее всего, вы не найдете точно такого размера, но все, что близко к нему, подойдет.
Алюминиевые полосы, толщиной 1¼ ”× ½” × 0,019 ″ (4) Вы можете купить алюминиевый лист в строительном магазине и отрезать его до нужного размера ножницами для жести.Для безопасности закруглите и подпилите все края.
Двухполюсный двухпозиционный переключатель (DPDT), также известный как переключатель «вкл-выкл-вкл»
Проектная коробка, примерно 1½ дюйма × 2 дюйма × 2½ дюйма
Монтажный провод, изолированный, калибр 22, красный и черный (по 2 фута каждого)
Термоэлектрические модули Пельтье, 40 мм × 40 мм, 12 В, 6 А (2) В модулях Пельтье используется эффект Пельтье для нагрева и охлаждения. Они сделаны из двух керамических пластин, размещенных на противоположных сторонах массива полупроводников.
Термоклей в тюбике

ИНСТРУМЕНТЫ

Сверло с битами 5/16 ″ и ½ дюйма
Кусачки / устройства для снятия изоляции
Маленькие разводные гаечные ключи (2) и / или отвертку в соответствии с головками болтов
Ножницы для жести
Файл

Все последующие шаги см. На схеме сборки.

1. Используя отверстия на корпусе вентилятора в качестве шаблона, отметьте места для сверления отверстий на плоской стороне алюминиевого радиатора. Просверлите отверстия диаметром 5/16 ″ в корпусе радиатора, как показано.

2. Согните алюминиевые полосы в L-образные формы и просверлите в каждой отверстие 5/16 дюйма. Вам нужно будет сформировать L на основе вашей конкретной чашки напитка. Смотрите выше, как они будут размещены на верхней части устройства.

3. Соберите L-образные алюминиевые полосы, радиатор и охлаждающий вентилятор в единый узел, используя болты ¼ ”, как показано, с помощью двух небольших разводных гаечных ключей или отвертки.Поместите шайбы между головкой болта и полосами, вентилятором и радиатором, а также вентилятором и гайкой.

4. Просверлите отверстие под шток переключателя DPDT в центре коробки вашего проекта. Обычно это ½ дюйма в диаметре, но для уверенности измерьте шток переключателя. Просверлите аналогичное отверстие в противоположной стене проектной коробки, чтобы пропустить провода, как показано.

5. Подключите каждый модуль Пельтье к 12-вольтному настенному трансформатору и отметьте, какая сторона блока нагревается, а какая холодная.

6. Используйте термоклей, чтобы приклеить модули Пельтье один поверх другого горячей стороной вниз к плоской стороне радиатора, как показано на рисунке B. Двойное соединение модулей обеспечивает больший эффект нагрева и охлаждения, чем одиночный модуль.

7. Используйте кусачки и инструмент для зачистки проводов, чтобы подключить устройство, как показано на электрической схеме ниже, чтобы подставка имела три положения. Когда переключатель находится в верхнем положении, охлаждаемые стороны блоков Пельтье находятся сверху. Когда переключатель находится в нижнем положении, блоки Пельтье будут иметь теплые стороны вверх.Когда переключатель находится в среднем положении, устройство выключено.

На изображении ниже показано, как выполняются «перекрестные» подключения проводов между клеммами на переключателе DPDT.

Закройте коробку проекта. Ваша подставка для Пельтье готова.

ВПЕРЕДИ — БЫТЬ ГОРЯЧИМ И ХОЛОДНЫМ

Чтобы использовать подставку Peltier Coaster, подключите настенный трансформатор к розетке и переведите переключатель в верхнее положение. Держите руку возле верхней поверхности модуля Пельтье, чтобы определить, не становится ли он холодным.Переведите переключатель в нижнее положение, чтобы убедиться, что он нагревается.

Если подставка не нагревается или не охлаждается, проверьте соединения и убедитесь, что устройство подключено правильно.

Металлические чашки лучше всего подходят для подставки Пельтье (рисунок). Наслаждайтесь теплым или холодным напитком!

Удивительный генератор Зеебека

Эффект Зеебека — это обратный эффект Пельтье: получить мощность 5 В от пламени свечи.Классика из Make: Volume 15.

Камера Вильсона с охлаждением Пельтье

Atomic Punk — постройте камеру Вильсона, сделанную своими руками, чтобы сделать видимыми радиоактивные частицы и гамма-лучи.

Охлажденный напиток для напитков

Пельтье + помпа = охладите и раздайте ваш любимый напиток, температура регулируется с помощью безделушки Adafruit.

Термоэлектрический генератор

: как построить один

Термоэлектрический генератор

— это полупроводниковое устройство, которое преобразует разницу тепла между двумя слоями в электричество.

Он принадлежит к классу материалов, называемых «термоэлектриками», и является одной из самых больших надежд автомобильной промышленности в отношении экономии, получаемой от двигателя внутреннего сгорания. Его также называют «генератором Пельтье».

С генератором Пельтье автомобиль может эффективно снизить расход топлива за счет рекуперации части энергии, которую двигатель теряет в виде тепла, и передачи ее аккумулятору, тем самым помогая питать электронику автомобиля и даже кондиционер. В случае гибридных автомобилей термоэлектрический генератор также может преобразовывать тепло в движение.

Вот как вы можете самостоятельно разработать термоэлектрический генератор Пельтье в домашних условиях:

1. Берем два радиатора

Они должны быть достаточно большими для ваших нужд и смочить их термопастой в том месте, где блок Пельтье застрянет (вы можете найти его в любом IT-магазине / RadioShack).

2. Изготовить теплоизолятор

Это для разделения двух радиаторов. Это может быть что угодно, если только оно соответствует максимальной температуре вашего приложения (не плавится).Изолятор не должен быть толще блока Пельтье, который вы устанавливаете между радиаторами. Вырежьте отверстие по размеру и форме элемента Пельтье, чтобы оно идеально входило в изолятор. Также освободите место для двух проводов.

3. Собрать генератор

Соедините два радиатора, изолятор с элементом Пельтье и установите источник тепла на один из радиаторов. Чем дольше вы ждете, тем выше напряжение и ток (мощность), которые вы получаете от устройства Пельтье.

Конечно, у всего есть свои ограничения, но с блоком размером с тот, который показан в следующем видео, вы легко сможете управлять небольшими гаджетами, которые есть у вас дома.Более крупный термоэлектрический генератор послужит более высоким целям.

Посмотрите видео и сделайте то же самое! Удачи!

(Посещений 17381 раз, сегодня 1 посещений)

Часто задаваемые вопросы и техническая информация — TE Technology

Нажмите на интересующий раздел:

Часто задаваемые вопросы по термоэлектрикам

1. Как работает термоэлектрический модуль?

Термоэлектрические модули — это твердотельные тепловые насосы, работающие на эффекте Пельтье (см. Определения).Термоэлектрический модуль состоит из массива полупроводниковых элементов p- и n-типа, которые сильно легированы электрическими носителями. Элементы скомпонованы в массив, который электрически соединен последовательно, но термически соединен параллельно. Затем этот массив прикрепляется к двум керамическим подложкам, по одной с каждой стороны элементов (см. Рисунок ниже). Давайте посмотрим, как происходит теплопередача, когда электроны проходят через одну пару элементов p- и n-типа (часто называемую «парой») внутри термоэлектрического модуля:

Полупроводник p-типа легирован определенными атомами, которые имеют меньше электронов, чем необходимо для завершения атомных связей внутри кристаллической решетки.При приложении напряжения электроны проводимости стремятся завершить атомные связи. Когда электроны проводимости делают это, они оставляют «дыры», которые по существу являются атомами внутри кристаллической решетки, которые теперь имеют локальные положительные заряды. Затем электроны непрерывно падают и выбрасываются из отверстий и переходят к следующему доступному отверстию. Фактически, именно дыры действуют как носители электричества.

Теперь электроны движутся намного легче в медных проводниках, но не так легко в полупроводниках.Когда электроны покидают p-тип и входят в медь на холодной стороне, в p-типе образуются дырки, поскольку электроны выпрыгивают на более высокий энергетический уровень, чтобы соответствовать энергетическому уровню электронов, уже движущихся в меди. Дополнительная энергия для создания этих отверстий поступает за счет поглощения тепла. Между тем, вновь созданные отверстия перемещаются вниз к меди на горячей стороне. Электроны из меди с горячей стороны переходят в p-тип и падают в отверстия, высвобождая избыточную энергию в виде тепла.

Полупроводник n-типа легирован атомами, которые обеспечивают больше электронов, чем необходимо для завершения атомных связей внутри кристаллической решетки. При приложении напряжения эти лишние электроны легко перемещаются в зону проводимости. Однако для того, чтобы электроны n-типа соответствовали уровню энергии поступающих электронов из меди с холодной стороны, требуется дополнительная энергия. Дополнительная энергия поступает за счет поглощения тепла. Наконец, когда электроны покидают горячую сторону n-типа, они снова могут свободно перемещаться в меди.Они опускаются до более низкого энергетического уровня и при этом выделяют тепло.

Приведенное выше объяснение неточно, поскольку оно не охватывает всех деталей, но служит для объяснения словами, что в противном случае является очень сложным физическим взаимодействием. Суть в том, что тепло всегда поглощается на холодной стороне элементов n- и p-типа, а тепло всегда выделяется на горячей стороне термоэлектрического элемента. Насосная мощность модуля пропорциональна току и зависит от геометрии элемента, количества пар и свойств материала.

Вернуться к началу

2. Какое математическое уравнение описывает работу термоэлектрического модуля?

На рисунке выше изображена термоэлектрическая пара. Он показывает некоторые термины, используемые в математическом уравнении:
L = высота элемента	A = площадь поперечного сечения	Qc = тепловая нагрузка
Tc = температура холодной стороны	Th = температура горячей стороны	I = приложенный ток
Дополнительно имеется следующее:
S = коэффициент Зеебека	R = удельное электрическое сопротивление	K = теплопроводность
В = напряжение	N = количество пар
Вот основные уравнения: Qc = 2 * N * [S * I * Tc -1/2 * I ^ 2 * R * L / A — K * A / L * (Th — Tc)] V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L / A]

Первый член Qc, S * I * Tc, представляет собой охлаждающий эффект Пельтье.2 * R * L / A представляет эффект джоулева нагрева, связанный с прохождением электрического тока через сопротивление. Джоулева теплота распределяется по всему элементу, поэтому 1/2 тепла идет в сторону холодной, а 1/2 тепла идет в сторону горячей. Последний член, K * A / L * (Th-Tc), представляет эффект Фурье, при котором тепло переходит от более высокой температуры к более низкой температуре. Таким образом, охлаждение по Пельтье снижается за счет потерь, связанных с электрическим сопротивлением и теплопроводностью.

Для напряжения первый член S * (Th-Tc) представляет напряжение Зеебека.Второй член, I * R * L / A, представляет напряжение, соответствующее закону Ома.

Эти уравнения очень упрощены и предназначены для демонстрации основной идеи, лежащей в основе соответствующих вычислений. Фактические дифференциальные уравнения не имеют решения в замкнутой форме, поскольку S, R и K зависят от температуры. К сожалению, предположение о постоянных свойствах может привести к значительным ошибкам.

TE Technology использует специальное запатентованное программное обеспечение для моделирования, которое учитывает температурную зависимость термоэлектрических свойств материала, а также все соответствующие конструктивные аспекты всей системы.Программа использует данные о свойствах материалов из реальных результатов испытаний термоэлектрических модулей, поэтому дает очень точные результаты. Когда мы создаем индивидуальный кулер для вашего приложения, эта высокая точность означает, что вам обычно нужен только один прототип для проверки эффективности охлаждения.

Вернуться к началу

3. В чем преимущества термоэлектрического агрегата перед компрессором?

Термоэлектрические модули не имеют движущихся частей и не требуют использования хлорфторуглеродов.Поэтому они безопасны для окружающей среды, по своей сути надежны и практически не требуют обслуживания. Они могут работать в любой ориентации и идеально подходят для охлаждающих устройств, которые могут быть чувствительны к механической вибрации. Их компактный размер также делает их идеальными для приложений с ограниченным размером или весом, где даже самый маленький компрессор будет иметь избыточную мощность. Их способность нагревать и охлаждать за счет простого реверсирования потока тока полезна для применений, где необходимо как нагрев, так и охлаждение или где критически важен точный контроль температуры.

Вернуться к началу

4. В каких отраслях используется термоэлектричество?

Термоэлектрические охладители используются в самых требовательных отраслях промышленности, таких как медицина, лаборатории, аэрокосмическая промышленность, полупроводники, телекоммуникации, промышленность и бытовая техника. Диапазон применения варьируется от простых холодильников для еды и напитков для послеобеденного пикника до чрезвычайно сложных систем контроля температуры в ракетах и космических аппаратах.

Термоэлектрический охладитель позволяет снизить температуру объекта ниже температуры окружающей среды, а также стабилизировать температуру объектов выше температуры окружающей среды.Термоэлектрический охладитель отличается от радиатора, поскольку он обеспечивает активное охлаждение, в отличие от радиатора, который обеспечивает только пассивное охлаждение.

Термоэлектрические охладители могут использоваться в приложениях, где требуется отвод тепла от милливатт до нескольких тысяч ватт. Однако в термоэлектрике существует общая аксиома: чем меньше, тем лучше. Термоэлектрический охладитель имеет наибольший смысл при использовании в приложениях, где даже самая маленькая система парокомпрессора обеспечит гораздо большее охлаждение, чем необходимо.В этих ситуациях термоэлектрический охладитель может стать решением, которое меньше, меньше весит и более надежно, чем сравнительно небольшая компрессорная система.

Однако в последние годы наблюдается тенденция к созданию все более крупных термоэлектрических систем. По мере того, как источники питания становятся менее дорогими, это привело к снижению стоимости полной термоэлектрической системы (охладителя, источника питания и регулятора температуры), поэтому системы с более высокой мощностью теперь более востребованы на рынке. Системы с мощностью в диапазоне 200-400 Вт становятся все более распространенными, хотя они все еще не так распространены, как системы меньшего размера, в которых охлаждающая способность ниже 100 Вт.

Большие термоэлектрические системы киловаттного диапазона были созданы для специализированных применений, таких как охлаждение на подводных лодках и железнодорожных вагонах или охлаждающие технологические ванны в специализированных областях, таких как производство полупроводников. В случаях, когда термоэлектрические охладители используются для таких больших приложений, обычно была веская причина, по которой система парокомпрессора не использовалась (например, необходимо минимизировать вибрацию или требуется точный контроль температуры).В этом случае может быть оправдана дополнительная стоимость и повышенное энергопотребление термоэлектрического охладителя.

Типичные области применения термоэлектрических охладителей:

Лазерные диоды

Приборы лабораторные

Температурные бани

Корпуса для электроники

Холодильники

Телекоммуникационное оборудование

Вернуться к началу

5. Каков КПД термоэлектрического модуля?

С технической точки зрения, слово «эффективность» относится к соотношению объема работы, выполняемой машиной, к количеству потребляемой мощности.В тепловых насосах этот термин используется редко, потому что можно удалить больше тепла, чем количество потребляемой мощности, необходимое для перемещения этого тепла. Для термоэлектрических модулей обычно используется термин «коэффициент полезного действия», а не «эффективность». Коэффициент полезного действия (COP) — это количество перекачиваемого тепла, деленное на количество подаваемой электроэнергии.

COP зависит от тепловой нагрузки, входной мощности и требуемого перепада температур. Обычно КПД находится в пределах 0.3 и 0,7 для одноступенчатых приложений. Тем не менее, COP выше 1,0 может быть достигнуто, особенно когда модуль перекачивает против положительной разницы температур (то есть, когда модуль отводит тепло от объекта, который более теплый, чем окружающая среда). На рисунке ниже показан нормализованный график зависимости COP от I / Imax (отношение входного тока к спецификации модуля Imax). Каждая строка соответствует константе DT / DTmax (отношение требуемой разности температур к спецификации модуля DTmax).

Вернуться к началу

6. Хочу сделать свой охлаждающий узел. Как выбрать подходящий модуль для моей системы?

Вы можете использовать нашу программу выбора модулей в Peltier-Thermoelectric-Cooler-Module-Selector. Подробные инструкции по использованию программы вместе с вашей тепловой моделью можно скачать здесь. Мы видели базовые характеристики других программных модулей и рекомендации на основе определенных предположений, которые в противном случае могут привести к значительным ошибкам.Наша программа выбора модулей не делает никаких предположений относительно конструкции вашей системы — рекомендации основаны на рабочих температурах модуля, тепловой нагрузке и DTmax. Это делает процесс выбора более точным, поскольку вы знаете, какие предположения делаются. Имейте в виду, что правильный выбор модуля — это итеративный процесс, который требует времени и исследований. Если вы не хотите тратить время и деньги на выбор собственного модуля, проектирование собственной системы, наличие необходимой квалифицированной рабочей силы для ее сборки и т. Д., то у нас есть настоятельно рекомендуемая альтернатива: стандартные (или нестандартные) системы охлаждения. Вся тяжелая работа уже сделана нами, когда вы покупаете сборку у TE Technology.

Однако, если вы уверены, что хотите создать свой собственный охлаждающий узел, вот краткое описание того, что здесь происходит:

Сначала вы должны определить ваши рабочие температуры и количество тепла, которое вам нужно отвести. Основываясь на этих параметрах, программа выбора модулей поможет вам выбрать модуль с наименьшим энергопотреблением, наименьшим размером или их комбинацию.

Затем вы анализируете свою тепловую систему на основе размера, рабочего напряжения и тока для выбранного модуля. На этом этапе вы убедитесь, что рабочие температуры и тепловая нагрузка, которые вы использовали для выбора модуля, реалистичны. Если анализ показывает, что ваши цифры были реалистичными, значит, вам конец. В противном случае вы должны ввести новую тепловую нагрузку и рабочие температуры и повторить процесс до тех пор, пока выбранный модуль не будет соответствовать вашим окончательным требованиям.

Вернуться к началу

7.Насколько надежны термоэлектрические системы?

Термоэлектрические системы отличаются высокой надежностью при условии их правильной установки и эксплуатации. Однако конкретную надежность термоэлектрических охладителей, как правило, трудно определить, поскольку интенсивность отказов в значительной степени зависит от конкретного применения. Термоэлектрические модули, которые находятся в устойчивом состоянии (постоянная мощность, тепловая нагрузка, температура и т. Д.), Могут иметь среднее время наработки на отказ (MTBF), превышающее 200 000 часов.Однако приложения, связанные с циклическим термоциклированием, показывают значительно худшие значения среднего времени безотказной работы, особенно когда охладители TE нагреваются до высокой температуры. При термоциклировании более подходящей мерой надежности является не время, а количество циклов.

Все материалы расширяются или сжимаются при нагревании или охлаждении. Разные материалы будут расширяться с разной скоростью. Скорость расширения определяется свойством материала, которое называется коэффициентом теплового расширения (КТР). Как правило, по мере того, как холодная сторона модуля становится холоднее, он сжимается, а по мере того, как горячая сторона становится более горячей, он расширяется.Это приводит к изгибу термоэлектрических элементов и их паяных соединений. Кроме того, поскольку модуль изготовлен из нескольких различных материалов, возникает дополнительное напряжение просто потому, что сами материалы расширяются / сжимаются с разной скоростью. После повторного термоциклирования паяные соединения в модуле устают, и электрическое сопротивление увеличивается. Мощность охлаждения снижается, и в конечном итоге модуль выходит из строя. «Точка отказа», таким образом, является функцией рабочей температуры, продолжительности температурных циклов и того, насколько сильно конкретная система может выдержать деградацию, прежде чем рабочие характеристики станут неприемлемыми.Все термоэлектрические модули (независимо от производителя) испытывают одинаковые нагрузки при работе, но то, как они выдерживают эти нагрузки, зависит от качества сборки — выбор производителя с хорошими, прочными паяными соединениями является обязательным! (Конечно, мы уделяем особое внимание тому, чтобы наши модули имели паяные соединения высочайшего качества.)

Аналогичное явление происходит, когда модуль припаян или приклеен эпоксидной смолой к радиатору. Точка «нулевого напряжения» (то есть точка, где нет внутреннего напряжения в результате несоответствия КТР) замерзнет между керамической подложкой и радиатором, когда припой или эпоксидная смола станут жесткими при некоторой температуре, которая обычно отличается от рабочая температура.Другими словами, модуль подвергается предварительному напряжению, когда модуль и припой снова остывают до комнатной температуры (при условии, что модуль припаян к радиатору).

Поскольку сборка подвергается термическому циклу, не только сам модуль испытывает усталостное напряжение, но и линия соединения между модулем и радиатором. Опять же, разные материалы будут расширяться с разной скоростью. Радиатор, припой (или эпоксидная смола) и модуль будут расширяться по-разному. Это может быть особенно неприятно, потому что облигация потенциально может потерпеть неудачу на локальных участках.В этих местах модуль может перегреться, что усугубит проблему. Вот почему мы не рекомендуем паять (или покрывать эпоксидной смолой) модуль на его радиаторе. Если вы припаиваете (или наносите эпоксидную смолу) модули, мы рекомендуем выполнить термический цикл всей сборки, чтобы обеспечить достаточный срок службы.

TE Technology не публикует данные о надежности термоэлектрических охладителей для общего пользования. Данные о надежности действительны только для условий, в которых проводился тест, и не обязательно применимы к другим конфигурациям.Существует множество параметров и условий применения, которые влияют на надежность. Сборка кулера, методы монтажа, источник питания, системы и методы контроля температуры, а также температурные профили — это всего лишь несколько факторов, которые в совокупности могут привести к частоте отказов от чрезвычайно низкой до очень высокой. Опять же, «точка отказа» специфична для каждого приложения.

Также возможен компромисс между тепловыми характеристиками кулера, стоимостью его изготовления и надежностью в отношении термоциклирования или других факторов.Например, наша линейка стандартных охлаждающих агрегатов оптимизирована для нашего типичного клиента — эти клиенты не используют систему в условиях многократного термоциклирования и, следовательно, не хотят платить (стоимостью или производительностью) за охладитель, оптимизированный для термоциклирования.

Свяжитесь с нами, если ваше приложение связано с термоциклированием. Возможно, мы сможем предоставить результаты непатентованных тестов, которые в некоторой степени могут быть применимы; в противном случае мы можем помочь вам с программой тестирования, чтобы у вас были данные для определения того, насколько система охлаждения будет подходящей для вашего приложения.Чтобы оценить истинную надежность, мы рекомендуем испытать все системы охлаждения в реальных условиях эксплуатации.

Ниже приведены лишь несколько комментариев, касающихся общих тенденций в отношении надежности:

a) Термоэлектрические модули демонстрируют относительно высокую механическую прочность на сжатие, но сравнительно низкую прочность на растяжение и сдвиг. Следовательно, TE-модуль не должен использоваться для поддержки веса, который, в частности, мог бы подвергнуть его растягивающему или сдвиговому напряжению. Кроме того, в приложениях, где будут присутствовать удары и вибрация, термоэлектрический модуль следует зажать между двумя пластинами, а не использовать припой или эпоксидную смолу для крепления модуля к радиатору.При правильной установке термоэлектрические модули успешно справляются с требованиями к ударам и вибрации в аэрокосмической, военной и аналогичной средах. Кроме того, наша заливка обеспечивает повышенную механическую прочность. Фактически, наша заливка была изначально разработана для того, чтобы модули могли выдерживать нагрузки при запуске баллистических ракет. Для получения дополнительной информации нажмите здесь. Кроме того, загрузите tem_ (термоэлектрический_модуль) _mounting_procedure.pdf [Adobe PDF Document] для получения дополнительных сведений о правильных методах монтажа.

Аналогичным образом, при использовании нескольких модулей в сборке они должны иметь общую высоту с точностью до 0.025 мм. В противном случае из-за неравномерного усилия зажима модуль может треснуть.

b) Влага не должна попадать внутрь термоэлектрического модуля, чтобы предотвратить как снижение эффективности охлаждения, так и возможную коррозию материалов модуля. Дополнительные сведения см. В разделе «Повышение влажности для защиты от влаги».

c) Применение, которое требует значительных изменений температуры или термоциклирования, может вызвать термическую усталостную нагрузку. Опять же, термоэлектрические модули не следует устанавливать с помощью припоя или эпоксидной смолы.Такие способы монтажа могут вызвать концентрацию напряжений из-за различных несоответствий в коэффициентах теплового расширения. Мы настоятельно рекомендуем монтировать модули зажимом (с применением сжатия) и с использованием термопасты или гибкого монтажного материала, такого как теплопередающая прокладка, в качестве интерфейса между модулем и пластиной. В любом случае жесткий монтаж не рекомендуется для модулей размером более примерно 15 мм.

Чтобы свести к минимуму влияние термоциклирования, минимизируйте температурный диапазон цикла и минимизируйте количество тепловых циклов.Если термоциклирование является обязательным, вам следует выбрать физически небольшой модуль с большой площадью основания гранул. (Таблетка — это термоэлектрический элемент, используемый в модуле. В номере детали модуля второе число определяет ширину каждой гранулы в мм, что, в свою очередь, определяет площадь основания гранулы.) Таким образом, чем меньше размер модуля, тем больше он обычно надежен, и чем больше размер гранулы, тем надежнее он становится. Кроме того, при необходимости модули можно настроить так, чтобы они лучше справлялись с термоциклированием.

г) Методы контроля температуры также влияют на надежность термоэлектрического модуля. Для обеспечения большей надежности всегда следует выбирать линейное управление или управление с широтно-импульсной модуляцией (частота не менее 300 Гц), а не управление включением / выключением. Контроллер типа ВКЛ / ВЫКЛ в основном вызывает термоциклирование, поэтому его следует избегать.

e) Воздействие высоких температур следует минимизировать, насколько это возможно, для повышения надежности. Стандартные модули рассчитаны на максимальную температуру 80 ° C. Высокотемпературные модули рассчитаны на модули 200 ° C.Однако эти температурные пределы несколько произвольны. Все модули, независимо от производителя, будут подвержены воздействию высоких температур. Некоторые, конечно, более устойчивы к изменениям, чем другие.

Модуль состоит из никелированных медных проводников для электрического соединения термоэлектрических гранул друг с другом. Медь имеет тенденцию диффундировать в термоэлектрический материал, и это может ухудшить характеристики. Таким образом, добавляется никелирование, которое служит диффузионным барьером для меди.К сожалению, никель не является идеальным барьером, и атомы меди все равно будут диффундировать, хотя и гораздо медленнее, чем если бы никелевый барьер вообще не был. Скорость диффузии обычно увеличивается экспоненциально с температурой: чем выше рабочая температура, тем быстрее будет происходить диффузия с соответствующим ухудшением характеристик. Однако, в частности, с модулем 80 ° C при температуре 85 ° C компоненты припоя могут начать мигрировать по плоскостям скола термоэлектрического материала из-за предполагаемой незначительной эвтектической реакции.Это приводит к механически слабому паяному соединению и физическому расширению таблетки.

Температурные характеристики модулей зависят от технологии их изготовления. В модуле 80 ° C используется припой, плавящийся при 140 ° C. Имеет отличные электрические контакты. Модуль 200 ° C также имеет два никелевых барьера: слой никеля на медном выступе и слой никеля на концах таблетки. Припой плавится при 232 ° C.

f) Дополнительную информацию можно найти, загрузив публикации, касающиеся надежности, на странице Загрузки.

г) Не все термоэлектрические модули одинакового качества! У разных производителей разные методы, и мы наблюдаем очень разное качество при сравнении модулей одинакового размера и емкости от разных производителей. Неправильная пайка, неправильная металлизация керамики и неправильное никелирование — это лишь некоторые из потенциальных проблем, которые могут снизить надежность. Будьте внимательны при выборе поставщика модуля!

Вернуться к началу

8.Будет ли TE Technology заниматься контрактным производством?

TE Technology выполняет контрактное производство для компаний, которые имеют существующую термоэлектрическую конструкцию и хотели бы найти компанию для производства своей детали. У нас есть современные возможности обработки, а также полный отдел испытаний для контроля окружающей среды. Когда компании складывают затраты на инженеров-термоэлектриков, сборщиков, инвентарь и производственную площадь вместе с затратами на проектирование, обслуживание и калибровку необходимого оборудования для термоэлектрических испытаний, они обнаруживают, что это дороже, чем само сырье.Благодаря аутсорсингу эти заказчики сокращают накладные расходы, получая при этом выгоду от неизменно превосходного качества сборки. Независимо от того, насколько мал или велик ваш уровень производства, если вы хотите изучить этот вариант, пришлите нам спецификации вашего термоэлектрического охлаждающего узла с указанием количества, которое вам требуется, и мы будем рады предоставить вам предложение.

Вернуться к началу

9. Могу ли я использовать термоэлектрический охладитель в качестве нагревателя?

Термоэлектрические охладители действительно могут использоваться для очень эффективного и действенного нагрева.Поскольку термоэлектрические охладители представляют собой твердотельные тепловые насосы, они могут активно перекачивать тепло из окружающей среды в дополнение к тепловому эффекту, обусловленному электрическим сопротивлением самого охладителя. Таким образом, термоэлектрический охладитель может быть эффективнее резистивного нагревателя (в определенных пределах). Нагрев может быть настолько эффективным, что вы легко можете заставить модуль достичь точки плавления припоя! Необходимо следить за тем, чтобы модуль не перегревался.

Если вы заинтересованы в использовании одного из наших стандартных узлов охлаждения для охлаждения и / или обогрева, проконсультируйтесь с нами, чтобы определить, какой узел будет работать лучше всего.

Если вы заинтересованы в создании собственной сборки, вы можете использовать графики эффективности охлаждения термоэлектрического модуля, чтобы оценить, сколько нагрева можно сделать. Общая тепловая нагрузка рассчитывается, сначала оценивая разницу температур в модуле и принимая входной ток для любого конкретного модуля. Это определяет активное количество тепла, которое модуль может перекачивать из окружающей среды. Сочетание этого с общей потребляемой мощностью определяет, сколько общего нагрева может сделать модуль.Затем вы должны повторить предположение о разнице температур на основе теплового сопротивления модуля и от модуля и соответствующих передаваемых тепловых нагрузок.

Модуль может обеспечивать обогрев, при котором разница температур в модуле превышает его DTmax. Однако в таких случаях модуль не может перекачивать какое-либо активное тепло, и тогда модуль будет действовать по существу как резистивный нагреватель.

Если вы планируете циклическое изменение температуры, вы можете использовать один из наших биполярных контроллеров температуры.Эти контроллеры автоматически определяют, требуется ли нагрев или охлаждение, только на основе заданного значения. (Пожалуйста, просмотрите также FAQ № 7, чтобы узнать о надежности модуля.) Если вам нужно только обогрев или охлаждение выше или ниже окружающей среды, может работать контроллер только для нагрева / только для охлаждения.

Вернуться к началу

10. Насколько большим или маленьким может быть термоэлектрический охладитель?

Существуют практические ограничения на индивидуальные размеры модуля или охлаждающего узла. Микромодули, например, дороже в производстве, потому что они менее подходят для автоматизированной обработки.Для модулей большего размера коэффициенты теплового расширения и стоимость, как правило, ограничивают термоэлектрические модули определенными физическими размерами.

Для охлаждающих устройств минимальный размер может быть ограничен минимальными требованиями, необходимыми для обеспечения достаточного теплоотвода. Максимальный размер ограничен требованиями монтажных пластин. Если плиты становятся слишком большими, становится слишком трудно поддерживать достаточную плоскостность поверхности. Как правило, когда требуется большая охлаждающая способность, чем та, которую может обеспечить охладитель обычно самого большого размера, используется несколько охладителей, а не один гигантский охладитель.Примерно говоря, самый большой индивидуальный кулер имеет площадь примерно 254 мм x 177 мм, как наш стандартный CP-200. Однако всегда есть исключения; это просто общие рекомендации.

Вернуться к началу

11. Как лучше всего питать термоэлектрический охладитель?

a) В идеале термоэлектрические охладители должны работать только от постоянного тока для достижения наилучших характеристик. Однако коэффициент пульсации 10% приведет только к ухудшению разницы температур только на 1%.Большинство источников питания имеют лучшую фильтрацию, поэтому пульсации не могут быть проблемой.

б) Следует проявлять осторожность, чтобы не перегрузить кулер. Превышение мощности охладителя может привести к непреднамеренному превышению номинальных температур и вызвать повреждение охладителя.

c) Потребляемая мощность для максимальной эффективности кулера не соответствует его максимальному рабочему напряжению и току. Когда желательна максимальная эффективность, прикладываемая мощность обычно должна составлять от 1/3 до 2/3 от спецификаций Vmax и Imax модуля (модулей), используемых в сборке.

d) Если используется регулятор температуры, он должен быть линейного типа или типа с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), чтобы минимизировать любые вредные эффекты циклического изменения температуры. Следует проявлять осторожность, чтобы использовать достаточно быструю частоту ШИМ, чтобы внутри устройства не возникало тепловых циклов. Контроллеры TE Technology используют частотный диапазон примерно от 300 Гц до 3000 Гц.

Вернуться к началу

12. Как точно термоэлектрический охладитель может поддерживать температуру?

Существует множество факторов, которые влияют на общую стабильность системы или снижают ее.Однако термоэлектрический охладитель может обеспечить очень высокую степень температурной стабильности, поскольку степень охлаждения, которую он обеспечивает, пропорциональна приложенному току. Один из наших клиентов сообщил о стабильности в пределах +/- 0,0003 ° C. Однако достижение такого уровня стабильности требует значительных усилий. В конечном итоге ответ на этот вопрос зависит от контроллера и его разрешения, времени отклика конкретного охлаждающего узла и времени отклика охлаждаемого объекта.

Вернуться к началу

13. В каких диапазонах температур может работать термоэлектрический охладитель?

В подавляющем большинстве случаев разница температур в модуле TE составляет менее 60 ° C, а от охлаждаемого объекта до окружающей среды — менее 45 ° C. Одно специальное приложение, которое мы создали, предусматривало охлаждение до 145 К. Однако это потребовало особых усилий для достижения минимального количества теплового насоса. В любом случае диапазон температур будет зависеть от множества факторов, в основном от количества ступеней.Устанавливая модули друг на друга, каждый модуль или ступень действует как электронный радиатор для модуля над ним. По мере увеличения количества ступеней достижимая разница температур также увеличивается. К сожалению, снижается мощность теплового насоса.

Вернуться к началу

14. Какую температуру окружающей среды выдерживают термоэлектрические охладители?

Максимальная температура окружающей среды будет зависеть от желаемой надежности, радиатора, количества рассеиваемого тепла и номинальной температуры модуля или других компонентов системы (таких как вентиляторы и изоляционные материалы).Обычно максимальная температура окружающей среды ограничивается приблизительно 50 ° C для стандартных кулеров, в которых используются радиаторы с вентиляторным охлаждением. Однако кулеры, в которых используются высокотемпературные модули, могут работать и при более высоких температурах окружающей среды. Однако большинство имеющихся в продаже вентиляторов имеют максимальную рабочую температуру от -10 ° C до +70 ° C. Обязательно проконсультируйтесь с нами, чтобы проверить, возможна ли работа при более высоких температурах окружающей среды.

Вернуться к началу

15. Как определить, подходит ли термоэлектрическое охлаждение для моего применения?

Термоэлектрическое охлаждение идеально подходит для очень небольших систем охлаждения.Термоэлектрики также идеальны, когда требуется как нагрев, так и охлаждение, а также когда требуется точный контроль температуры. Термоэлектрические системы также идеально подходят для применения в аэрокосмической отрасли, поскольку охладитель может быть установлен в любом положении и при этом нормально функционировать. Однако по мере увеличения тепловой нагрузки преимущества термоэлектрического охлаждения по сравнению с компрессорными системами уменьшаются. При оценке только на основе тепловой нагрузки компрессорная система, вероятно, будет более рентабельной, если тепловая нагрузка превышает примерно 200 Вт.

Вернуться к началу

16. Почему TE Technology должна производить систему для моего приложения?

TE Technology обладает техническими знаниями во всех областях, относящихся к термоэлектрике. Каждый продукт имеет более чем сорокалетний опыт работы в термоэлектрической промышленности. Кроме того, у нас есть специализированное испытательное оборудование, уникальное для термоэлектрической промышленности, которое позволяет получать быстрые (недорогие) и точные результаты испытаний 100% наших продуктов (щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию).Мы предоставляем надежные, долговечные, экономичные системы и поставляем их вовремя. Наши обширные запасы, современная обработка и обширные глобальные ресурсы обеспечивают дополнительную гибкость от прототипа до промышленного производства.

Вернуться к началу

17. Какой тип тестирования рекомендует TE Technology?

TE Technology рекомендует тестировать все продукты в «наихудших» условиях их фактического или смоделированного применения. Мы хотим, чтобы наши клиенты чувствовали себя комфортно, потому что система охлаждения будет соответствовать всем их требованиям к пригодности и надежности.Хотя мы не можем сказать нашим клиентам, подходят ли определенные продукты или надежны ли они для их конкретных требований, мы можем тестировать продукты и собирать данные, чтобы клиенты могли принимать обоснованные решения. TE Technology обладает обширным испытательным оборудованием, включая: камеры с регулируемой температурой; вольеры с повышенной влажностью; оборудование для термоциклирования; оборудование для измерения температуры; и термоэлектрические тестеры. TE Technology предлагает свои ценные услуги по тестированию, чтобы вашей компании не пришлось «изобретать велосипед».Кроме того, мы можем помочь нашим клиентам в разработке индивидуальных экспериментов по тестированию продуктов. Просто позвоните нам, и мы будем рады обсудить наши различные услуги по тестированию и стоимость.

Вернуться к началу

18. Какая защита от перегрева мне нужна?

Если приобретается охлаждающий узел, мы также рекомендуем использовать защиту от перегрева / понижения температуры, чтобы свести к минимуму возможное повреждение охладителей во время работы. Это может произойти, если жидкость (в охладителе жидкости) замерзнет или если охлаждающая среда (воздух, жидкость и т. Д.)) уменьшается, и охладитель перегревается. Некоторые клиенты используют наши стандартные контроллеры температуры, такие как TC-48-20, которые имеют схему защиты от перегрева, которая может снизить вероятность возникновения таких ситуаций. Другие заказчики предпочитают включать эту защитную схему в источник питания. Конечно, мы в TE Technology рады помочь нашим клиентам выбрать наиболее эффективный тип защиты для их систем. Обратите внимание, что стандартные кулеры не оснащены защитой от перегрева / понижения температуры, если не указано иное.Если это не указано, ответственность за обеспечение такой защиты или запрос на включение защиты от превышения / понижения температуры лежит на покупателе. Мы разработали и интегрировали многие из этих средств защиты в продукцию на нашем предприятии. Просто свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши варианты.

Вернуться к началу

19. Как работают контроллеры с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)?

С помощью ШИМ питание устройства TE быстро переключается на «ВКЛ» и «ВЫКЛ» с постоянной частотой.Это создает прямоугольный «импульс» мощности с постоянным периодом времени. Время включения или ширину импульса можно изменять для создания среднего выходного напряжения (Vaverage), которое требуется устройству TE для поддержания заданной температуры (рисунок 19.1)

Рисунок 19.1

Импульсы «ВКЛ» и «ВЫКЛ» возникают так быстро, что модулю не хватает времени для изменения температуры в ответ на каждый электрический импульс. Вместо этого модуль предполагает разницу температур относительно Vaverage.При правильной настройке контроллера термоциклирование исключается. Таким образом, эти контроллеры не снижают надежность модуля из-за термоциклирования так же, как термостатический или медленный контроллер включения-выключения.

Все контроллеры TE Technology требуют минимального напряжения для работы встроенного микропроцессора. Минимальное напряжение может быть от 9 до 50 В постоянного тока, в зависимости от контроллера. Если термоэлектрическая нагрузка также может приводиться в действие этим входным напряжением, тогда для приложения необходим только один источник питания.Все стандартные термоэлектрические охлаждающие узлы TE Technology спроектированы таким образом, что узел и контроллер могут работать от одного источника питания.

При работе от одного источника питания входное напряжение контроллера температуры будет определять выходное напряжение во время «ВКЛ» части сигнала, а Vaverage будет варьироваться от 0 В до В + в зависимости от отношения времени «ВКЛ» к « Время отключения. В формах волны, показанных выше, V + равно входному напряжению от источника питания, и во время цикла «ВКЛ» форма волны V + будет приложена к термоэлектрической нагрузке.Следовательно, при использовании одного источника питания вы должны выбрать входное напряжение, которое не превышает Vmax охлаждающего узла или термоэлектрического модуля (ов). Если вы делаете свою собственную систему охлаждения из термоэлектрических модулей, максимальное рабочее напряжение (входное напряжение контроллера) обычно не превышает 75% от Vmax модуля. Конечно, если вы подключаете несколько модулей последовательно или в последовательно-параллельную комбинацию, Vmax модульной системы будет Vmax каждого модуля, умноженного на количество модулей, подключенных последовательно.В этом случае входное напряжение обычно составляет не более 75% от модульной системы.

Что произойдет, если вы захотите использовать термоэлектрический модуль при напряжении, меньшем, чем то, что требуется для работы микропроцессора контроллера? В этом случае следует использовать регулятор температуры, который позволяет питать микропроцессор и термоэлектрическую нагрузку от двух независимых источников питания. В этой конфигурации микропроцессор может питаться от небольшого источника с более высоким напряжением, а термоэлектрическая нагрузка может питаться от источника, который теоретически составляет всего 0 В.Если снова обратиться к приведенным выше сигналам, это позволяет пользователю выбрать V +, который подходит для низковольтной термоэлектрической нагрузки, при этом обеспечивая микропроцессору достаточное напряжение для работы. Все регуляторы температуры TE Technology могут быть оснащены двумя источниками питания.

Контроллеры

PWM бывают двух основных типов, и разница между ними определяет, может ли контроллер автоматически реверсировать мощность для достижения как нагрева, так и охлаждения, или он должен быть настроен либо на охлаждение, либо только на нагрев.В базовом контроллере только охлаждение / только нагрев имеется один транзистор, последовательно соединенный с термоэлектрическим модулем и источником питания (рисунок 19.2). Этот транзистор действует как переключатель S, который либо закрывается, либо открывается для включения или выключения питания термоэлектрического модуля. Пользователь должен сообщить контроллеру, если подача большей мощности на термоэлектрический модуль приведет к тому, что датчик температуры станет теплее или холоднее. Если пользователь хочет изменить конфигурацию контроллера с охлаждения на нагрев, провода, идущие от контроллера к термоэлектрическому модулю, должны быть физически перевернуты, а контроллер необходимо перенастроить, чтобы он знал, что применение большей мощности теперь имеет обратное влияют на температуру датчика.Преимущество этого типа управления состоит в том, что он проще и дешевле.

Рисунок 19.2

Вторая разновидность контроллера — биполярный. Биполярный контроллер имеет 4 транзистора, действующих как переключатели, которые могут автоматически менять направление тока на термоэлектрический модуль. Эта схема известна как H-мост, потому что термоэлектрический модуль и транзисторы образуют на схеме букву «H».

В контроллере этого типа, когда все переключатели (обозначенные от S1 до S4) разомкнуты, ток через модуль не течет (Рисунок 19.3). Замыкающие переключатели S1 и S4 заставляют ток течь в одном направлении (рисунок 19.4). В качестве альтернативы замыкающие переключатели S2 и S3 (S1 и S4 теперь разомкнуты) позволяют реверсировать ток (рисунок 19.5). Этот тип схемы управления является более сложным и, следовательно, более дорогим, но это единственное практическое решение, когда приложение может потребовать как нагрева, так и охлаждения для поддержания желаемой температуры.

Рисунок 19.3

Рисунок 19.4

Рисунок 19.5

Вернуться к началу

20. Что следует учитывать при использовании охладителя жидкости?

Стандартные охладители жидкости

TE Technology были разработаны для охлаждения воды и инертных газов. Этот тип теплообменника идеально подходит для низкой стоимости и высокой производительности. Это позволяет использовать большее количество проходов для потока, чем можно было бы получить в других теплообменниках, в которых используется одна змеевидная трубка, вдавленная в пластину.

При использовании этого типа обменника следует учитывать некоторые особенности.Любая жидкость, которую вы используете в охладителях, будет контактировать с анодированным алюминием, медью и эпоксидной смолой, которая используется для соединения медных трубок. Некоторые жидкости, добавки и ингибиторы коррозии разрушают эпоксидную смолу и разъедают металлические поверхности. Поэтому, если вы планируете использовать какие-либо другие жидкости и / или добавки, вам следует тщательно протестировать устройство в реальных рабочих условиях и температурах, прежде чем использовать его в своем продукте, чтобы убедиться, что он не будет поврежден. Следует отметить, что коррозия металлических поверхностей может нанести ущерб не только теплопередаче, но и другим компонентам системы.Например, охлаждение морской воды в морском аквариуме может привести к попаданию меди в воду. Это может повредить рыбу или даже убить ее, поэтому этот тип охладителя жидкости не рекомендуется для этого применения. В любом случае вам следует протестировать кулер, чтобы убедиться в его пригодности для применения.

Следует отметить, что стандартные охладители жидкости проходят испытания под давлением 410 кПа (60 фунтов на кв. Дюйм). Однако рекомендуется, чтобы рабочее давление не превышало 205 кПа (30 фунтов на кв. Дюйм). Это следует иметь в виду, если вы непреднамеренно охладите воду до температуры ниже точки замерзания, поскольку вода будет расширяться при замерзании, и это потенциально может привести к повреждению эпоксидных соединений или разрыву самой медной трубки.Вам также может потребоваться учитывать температуру при транспортировке и хранении. Если не опорожнить охладитель перед хранением или транспортировкой, это может привести к замерзанию и повреждению. Опять же, если вы используете добавку для понижения стандартной точки замерзания воды (или какой-либо другой жидкости), добавку следует проверить на совместимость.

Термоциклирование также потенциально может вызвать проблемы с теплообменником (а также с термоэлектрическими модулями, которые рассматриваются в отдельном FAQ). Алюминий, эпоксидная смола и медь имеют разные коэффициенты теплового расширения.Следовательно, быстрые изменения температуры могут вызвать напряжение термической усталости, которое может привести к утечкам.

TE Technology может заменить стандартный жидкостный теплообменник в охлаждающем узле жидкостным теплообменником, в котором жидкость будет контактировать только с одним материалом. Мы можем предложить теплообменники с цельной змеевидной трубкой из нержавеющей стали, запрессованной в алюминиевую пластину. Эти теплообменники можно прикрепить к некоторым из наших стандартных холодильных пластин, эффективно превратив их в чиллер.Кроме того, в качестве индивидуального устройства медные трубки с эпоксидной связью в нашем стандартном теплообменнике жидкости могут быть заменены приваренными алюминиевыми торцевыми крышками и резьбовыми фитингами для входа и выхода жидкости. Этот метод устраняет проблемы совместимости с эпоксидной смолой и проблемы термоциклирования из соображений теплообменника. TE Technology также производит жидкостные теплообменники со складчатыми ребрами и жидкостные теплообменники, изготовленные из твердого блока материала, такого как нержавеющая сталь или медь. Если вас интересуют нестандартные устройства, обратитесь на завод.

Наконец, стандартная производительность чиллеров основана на предположении, что вода течет со скоростью 1,6 л / мин (25 галлонов в час). Производительность изменится, если будет использоваться другая жидкость и / или другой расход. Проконсультируйтесь с TE Technology, и мы сможем определить для вас производительность в различных условиях эксплуатации.

Вернуться к началу

21. Каков процесс производственных испытаний всех охлаждающих устройств в TE Technology?

TE Technology проводит многочисленные испытания на уровне компонентов и систем, чтобы гарантировать качество и стабильность термоэлектрических систем охлаждения, которые мы производим.Каждый шаг — это звено в цепочке обеспечения качества, которая была разработана на основе многолетнего опыта создания десятков тысяч охлаждающих устройств.

Процесс начинается с проверки 100% термоэлектрических (ТЭ) модулей на их термоэлектрические свойства. Каждый модуль тестируется на нашей собственной термоэлектрической испытательной системе. Эта система измеряет свойства термоэлектрического материала: удельное электрическое сопротивление, теплопроводность, коэффициент Зеебека и добротность. Эти измерения гарантируют, что полупроводники, используемые в модулях, обеспечивают постоянные тепловые и электрические свойства при использовании в охлаждающем узле.Система также проверяет сопротивление переменного тока всего модуля. Эта проверка важна, поскольку она подтверждает, что паяные соединения в модуле не повреждены. Например, типичный модуль на 127 пар содержит 254 термоэлектрических элемента и 508 спаек. Если какой-либо из этих паяных переходов сломается, весь модуль будет бесполезен. Кроме того, если последовательно подключено более одного модуля, то все модули, подключенные последовательно, также будут бесполезны. Важно помнить, что иметь «мертвый» модуль в системе намного хуже, чем если бы его вообще не было.Мало того, что мертвые модули не смогут обеспечить какое-либо полезное охлаждение, они также обеспечат путь утечки тепла с горячей стороны охлаждающего узла обратно на холодную сторону.

Затем компоненты охлаждающего узла проверяются, чтобы убедиться, что они обладают физическими характеристиками, необходимыми для эффективной передачи тепла от холодного радиатора через ТЕ-модуль, а затем в радиатор. Для этого проверяются физические параметры теплообменников и ТЕ-модулей.Поверхности теплообменников измеряются на предмет плоскостности и чистоты поверхности в областях, которые контактируют с ТЕ-модулями. Если в охлаждающем узле будет использоваться более одного модуля, высота модулей согласуется, поэтому разница в высоте между ними не превышает 0,025 мм. Модули также проверяются, чтобы убедиться, что керамические подложки являются плоскими и параллельными в пределах спецификации.

На данный момент компоненты были проверены, чтобы убедиться, что все компоненты имеют достаточное качество для использования в сборке.Однако это само по себе не гарантирует, что в результате будет получен хороший охлаждающий узел. Есть еще много проблем, которые могут возникнуть в процессе сборки. Три основные проблемы и их тестовые решения заключаются в следующем:

1) Один или несколько модулей TE случайно перевернуты в охладитель: модули TE неизменно имеют провода, подключенные к горячей стороне модуля. Без питания модуля это единственный способ отличить горячую сторону от холодной стороны модуля.Когда модули подключаются к жгуту, можно непреднамеренно перевернуть модуль, чтобы он нагрелся, а не охладился. Это становится легче сделать, если модуль залит эпоксидной смолой, а модуль лишь немного толще, чем его подводящие провода. Поэтому в процессе сборки модули размещаются на радиаторе и на короткое время запитываются малым током. Затем сборщик проверяет правильность ориентации охлаждающих сторон модулей, касаясь каждого модуля и убедившись, что он работает в режиме охлаждения, а не в режиме нагрева.

2) Короткое замыкание провода ТЕ-модуля на теплоотвод или холодный сток: если лишний шарик припоя или жила провода контактирует с теплоотводом или холодным стоком, напряжение, подаваемое на термоэлектрики, может быть замкнуто на металлические поверхности охладитель, таким образом, создает потенциально опасную ситуацию для любого, кто прикасается к устройству во время его подачи питания. TE Technology проверяет отсутствие коротких замыканий, измеряя высокое потенциальное сопротивление между проводкой модуля и открытыми металлическими поверхностями.

3) Неадекватные термоинтерфейсы: рассмотрим типичную систему охлаждения, в которой холодный радиатор, модули ТЕ и радиатор скреплены вместе винтами. Винты затянуты до определенного уровня, который, в свою очередь, преобразуется в определенную сжимающую силу, действующую на модуль, обеспечивая тесный тепловой контакт между модулями TE и поверхностями радиатора и пластин холодного отвода. Однако, если есть заусенец в любом из резьбовых отверстий, если на винте есть деформированная резьба, если винт слишком длинный или резьбовое отверстие слишком короткое, крутящий момент не преобразуется в надлежащую силу сжатия.Если под термопастой будет видна грязь или прядь волос, термоинтерфейс будет испорчен. Визуальный осмотр этой проблемы практически невозможен; тем более, что обычно по периметру модулей окружает пароизоляционная прокладка. TE Technology разработала уникальный тест качества теплового перехода для решения этой проблемы. С помощью вышеупомянутого термоэлектрического испытательного оборудования к термоэлектрическим модулям подается небольшой ток и создается разница температур между радиатором и холодным стоком.Затем ток отключают, и разность температур уменьшается. Модули TE действуют как малые генераторы энергии во время спада, поэтому, отслеживая соответствующую скорость спада напряжения, можно измерить качество термоинтерфейсов внутри сборки. Также проверяется сопротивление охладителя переменному току, чтобы убедиться, что паяные соединения в модулях не были повреждены в процессе сборки.

Эти тесты занимают всего несколько минут и проводятся на 100% сборок, произведенных TE Technology.Поскольку тест термоинтерфейса проходит так быстро, он стоит намного меньше, чем полный тест производительности, который является единственным способом проверить тепловые переходы в сборке.

Таким образом, для каждой сборки выполняются следующие тесты:

· Термоэлектрические свойства проверены для каждого модуля.

· Сопротивление переменного тока проверяется на каждом модуле, чтобы убедиться, что паяные соединения внутри модуля не повреждены.

· Физические размеры и отделка всех компонентов проверены.

· Модули проверяются на правильность полярности / ориентации проводки во время сборки.

· Высокопотенциальное сопротивление между проводкой модуля и открытыми металлическими поверхностями проверяется на отсутствие коротких замыканий.

· Термические интерфейсы проверены, поэтому надлежащая теплопередача гарантирована.

· Сопротивление переменному току каждой завершенной сборки проверяется, чтобы убедиться, что паяные соединения в модулях не были повреждены во время сборки.

Таким образом, следуя этой цепочке шагов, TE Technology может обеспечить стабильную производительность для каждого охлаждающего узла, который мы производим. Чтобы узнать больше об этих методах испытаний, просмотрите технические документы в разделе загружаемых публикаций в разделе загружаемых публикаций.

Вернуться к началу

22. Как работает система номеров деталей модуля TE Technology?

Номера компонентов модуля

TE Technology состоят из трех различных компонентов — кода категории, конфигурации элемента и суффикса заливки.

Существует пять различных двухбуквенных кодов категорий. Ниже приводится список различных категорий модулей:

TE = стандартный, микро- и многоступенчатый

л.с. = высокая производительность

CH = центральное отверстие

VT = высокая температура

SP = последовательный / параллельный

За категорией модуля следует конфигурация элемента. Конфигурация элемента состоит из разных чисел, разделенных дефисом. Конфигурация может содержать до шести разных номеров в зависимости от категории модуля.

Обычно первое число указывает количество пар на ступень (см. Исключение ниже), за ним следует ширина элемента (в мм) и высота элемента (в мм). Например, CH-19-1.0-1.3 представляет собой модуль с центральным отверстием, который имеет 19 пар с элементами шириной 1,0 мм и высотой 1,3 мм. В этом примере высота элемента 1,3 мм НЕ включает толщину медной проводящей шины, припаянной с каждой стороны элемента. Размеры 1,0 мм и 1,3 мм относятся к самому полупроводниковому элементу.

Чтобы терминология была понятной, помните, что «элемент» — это один из полупроводниковых блоков внутри термоэлектрического модуля. Внутри модуля элементы всегда используются парами — один элемент N-типа и один элемент P-типа. Затем формируется «пара» из одного элемента N-типа и одного элемента P-типа, соединенных последовательно (электрически). Таким образом, для каждой пары в модуле будет два элемента. Иногда для обеспечения физической прочности, когда провода входят в модуль, в углу модуля добавляется избыточный элемент N-типа или P-типа, но они не учитываются для увеличения количества пар.

Кроме того, для некоторых высокопроизводительных или высокотемпературных модулей в конфигурацию элемента может быть добавлен четвертый номер, например HP-127-1.4-1.5-72. Это последнее число указывает DTmax материала, если он больше, чем тот, который используется для стандартных модулей. Следовательно, DTmax в этом случае составляет 72 ° C.

Исключение : конфигурация элементов для многоступенчатых модулей немного отличается. Здесь первое число — это количество этапов, за которым следует количество пар на этап.В скобках указано количество пар на этапе. Последняя цифра — это высота элемента. Например, ТЭ-2- (127-127) -1,15 — это двухступенчатый модуль, состоящий из двух 127 парных ступеней с высотой элементов 1,15 мм.

Последним компонентом номера детали модуля является суффикс заливки. Модуль может либо не иметь суффикса, который указывает на то, что этот модуль не заполнен (TE-63-1.4-1.15), либо он может иметь заглавную букву «P» (TE-63-1.4-1.15P), которая означает, что этот модуль залит. .Это означает, что по периметру модуля нанесен герметизирующий состав (Moisture Protection Ruggedizing).

Вернуться к началу

23. Как лучше всего прикрепить датчик температуры при измерении температуры или при использовании регулятора температуры?

Правильно прикрепить датчик температуры к какой-либо детали сложнее, чем кажется. Ознакомьтесь с нашим техническим руководством: приложение датчика [документ Adobe PDF].

Вернуться к началу

Термины и определения

Температура окружающей среды:	Температура воздуха или окружающей среды, окружающей термоэлектрическую систему охлаждения; иногда называется комнатной температурой.
Активная тепловая нагрузка:	Количество тепла, выделяемого чем-либо, независимо от того, существует ли разница температур. Например, это может быть отработанное тепло от включенного электронного устройства.Обычно это входная мощность устройства (напряжение * ток) за вычетом любой выходной мощности. Другой пример — тепло, выделяемое экзотермической химической реакцией. См. Также «Пассивная тепловая нагрузка».
Сопротивление переменному току (ACR):	Электрическое сопротивление термоэлектрического модуля. «Переменный ток» относится к переменному току и служит напоминанием о том, что измерение с помощью обычного омметра (который использует сигнал постоянного тока) приведет к ошибочным результатам. На самом деле, даже омметр переменного тока также может давать ошибочные результаты (хотя и не такие серьезные по сравнению с типичными омметрами).Поэтому TE Technology использует специально разработанное испытательное оборудование для точного измерения этого параметра.
BTU (британская тепловая единица):	Количество тепла, необходимое для подъема одного фунта воды на один градус по Фаренгейту при стандартной температуре 39,2 ° F и давлении в одну атмосферу. 1 британская тепловая единица = 1055 Дж.
CFM (кубических футов в минуту):	Объемный расход газа, обычно воздуха, выраженный в английской системе единиц.Обычно это относится к количеству воздуха, проходящего через ребра радиатора с принудительной конвекцией.
COP (коэффициент полезного действия):	COP — это отношение отведенного (или добавленного в случае нагрева) тепла к входной мощности.
DTmax:	Максимально достижимая разница температур между холодной и горячей сторонами термоэлектрических элементов в модуле при приложении Imax и отсутствии тепловой нагрузки на модуль.Этот параметр основан на том, что температура горячей стороны элементов в модуле составляет 300 К. В действительности, практически невозможно удалить все источники тепла для достижения истинного DTmax. Таким образом, число служит только стандартизированным показателем охлаждающей способности термоэлектрического модуля.
Удельное электрическое сопротивление:	Удельное электрическое сопротивление относится к величине тока, который объект будет пропускать через свой объем, вызванного разностью напряжений в этом объеме.Типичная единица измерения — Ом * м. Удельное электрическое сопротивление — это внутреннее свойство материала. При умножении на длину объекта и делении на площадь поперечного сечения объекта получается электрическое сопротивление объекта.
Тепловой насос:	Количество тепла, которое термоэлектрическое устройство способно отводить или «откачивать» при заданном наборе рабочих параметров.
Радиатор / холодный радиатор:	Радиатор — это устройство, которое крепится к горячей стороне термоэлектрического модуля.Он используется для облегчения передачи тепла от горячей стороны модуля к окружающей среде. К холодному модулю прилагается холодная мойка. Он используется для облегчения передачи тепла от охлаждаемого объекта (жидкости, газа, твердого тела) к холодной стороне модуля. Самый распространенный радиатор (или холодный радиатор) — это алюминиевая пластина, к которой прикреплены ребра. Вентилятор используется для перемещения окружающего воздуха через радиатор и отвода тепла от модуля. В другом стиле используется пластина со встроенной в нее трубкой.По трубке проходит жидкость, которая забирает тепло от модуля.
Imax:	Ток, который создает DTmax, когда горячая сторона элементов внутри термоэлектрического модуля удерживается на уровне 300 К.
Характеристики материалов:	Спецификации материалов в контексте термоэлектриков — это тепловые и электрические свойства полупроводников, которые помогают определить, как полупроводник будет вести себя.Сюда обычно входят такие параметры, как коэффициент Зеебека, удельное электрическое сопротивление и теплопроводность, если они указаны для полупроводникового материала N-типа или P-типа. После сборки термоэлектрического модуля (Пельтье) свойства материала модуля могут быть протестированы в целом. Если указано для термоэлектрического модуля, могут быть измерены средние свойства всех элементов в модуле (с использованием метода испытаний с низким энергопотреблением). и используется для проецирования таких параметров, как DTmax, Imax, Vmax и Qmax.Тестирование модуля с помощью теплового теста на полной мощности было бы непрактичным, поскольку это потребовало бы помещения термоэлектрического модуля в охлаждающий узел и проверки тепловых характеристик этого узла (отнимает много времени, дорого). Спецификации материалов для модуля не полностью определяют, как сам модуль будет вести себя в сборке, поскольку эти свойства материала позволяют прогнозировать тепловые характеристики полупроводниковых элементов без учета (1) паразитных потерь из-за уплотнения по периметру (заливки) и ( 2) температура на подложках повышается и понижается.По этой причине прогнозируемые кривые охлаждения будут показывать несколько более низкие значения для максимальных V, I, Q и DT.
Пассивная тепловая нагрузка:	Тепло, передаваемое за счет разницы температур. Например, это тепло, которое проникает через изолированные стенки шкафа, когда в шкафу холоднее, чем температура окружающей среды. Другой пример — тепло от солнечного излучения.
Эффект Пельтье:	Явление, при котором прохождение электрического тока через соединение, состоящее из двух разнородных металлов, приводит к охлаждающему эффекту.Когда направление тока меняется на противоположное, происходит нагрев.
Qмакс:	Количество тепла, которое элементы ТЕ могут отвести, когда разница температур между элементами в модуле равна нулю, температура горячей стороны элементов составляет 300 K, и модуль питается током Imax. .
Коэффициент Зеебека:	Коэффициент Зеебека — это мера потенциала электрического напряжения, который существует в электрическом проводнике, концы которого поддерживаются при двух разных температурах, а ток не течет.Это внутреннее свойство, и его единицы измерения равны В / К. Термопары, используемые для измерения температуры, используют этот принцип.
Удельная теплоемкость:	Количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры определенного вещества на один температурный градус. Типичные единицы — Дж / кг / К.
Коэффициент теплового расширения:	Мера изменения размеров материала из-за изменения его температуры.Общие единицы измерения включают сантиметр на сантиметр на градус Цельсия и дюйм на дюйм на градус Фаренгейта.
Теплопроводность:	Теплопроводность — это количество тепла, которое объект будет передавать через свой объем, когда в этом объеме возникает разница температур. Это внутреннее свойство, и типичные единицы измерения включают Вт / м / К и БТЕ / ч / фут / ° F. При умножении на площадь поперечного сечения объекта и делении на длину объекта получается теплопроводность объекта.
Тепловой интерфейс:	Физический интерфейс между двумя объектами, через который передается тепло. В случае термоэлектриков это относится к физическому соединению модуля с радиатором / радиатором. Обычно между модулем и радиатором используется термопаста. Иногда может быть припой. В других случаях это может быть теплопроводящая прокладка.
Тепловое сопротивление:	Мера, относящаяся к повышению температуры на единицу приложенного тепла.Все среды, через которые проходит тепло, имеют соответствующее тепловое сопротивление. Общие термические сопротивления — это сопротивление теплоотвода и сопротивление термоинтерфейса. Термоэлектрические охладители лучше работают с радиаторами, имеющими низкое тепловое сопротивление.
Термоэлектрический модуль:	Электронный компонент на основе полупроводников, который работает как небольшой тепловой насос. При подаче низковольтного источника питания постоянного тока на ТЕ-модуль тепло будет перемещаться через модуль от одной стороны к другой.Таким образом, одна сторона будет охлаждена, а противоположная — нагрета. Следовательно, ТЕ-модуль можно использовать как для нагрева, так и для охлаждения.
Коэффициент Томсона:	Если концы электрического проводника удерживаются при двух разных температурах, создается потенциал напряжения, потому что электроны на горячем конце проводника будут дрейфовать к холодному концу проводника. Когда применяется внешний ток, так что электрические носители текут от холодного конца к горячему, электрические носители должны поглощать тепло, чтобы поддерживать равновесие с температурой.Если бы внешний ток применялся от горячего к холодному, носители выделяли бы тепло для поддержания температурного равновесия. Коэффициент Томсона — это мера напряжения на разность температур, а при приложении внешнего тока — это мера тепла, выделяемого или поглощаемого на единицу разницы температур на единицу тока. Обычно эффект Томсона присущ материалу. Однако эффект Томсона также может быть применен к проводнику извне, изменяя свойства материала по длине проводника.Это действительно может улучшить характеристики охлаждения по сравнению с обычным изотропным материалом. Эффект Томсона действительно более сложен, чем описанный выше. Трудно описать словами то, что точно описывает математика.
Vмакс .:	Напряжение, которое создается при DTmax при приложении Imax, и температура горячей стороны элементов внутри термоэлектрического модуля составляет 300 К.
Диплом (Z)	Z — это прямая мера охлаждающей способности термоэлектрического модуля.2 / R / K, где S — коэффициент Зеебека, R — удельное электрическое сопротивление, а K — теплопроводность термоэлектрического материала. Однако Z зависит от температуры, поэтому при сравнении одного модуля с другим они должны основываться на одинаковых температурах горячей стороны.

Вернуться к началу

Техническая информация по узлам охлаждения

Инструкции ниже находятся в документах Adobe PDF. На большинстве компьютеров уже установлен Acrobat Reader.Если у вас нет, вы можете получить бесплатную программу Adobe Acrobat Reader здесь. (ссылка откроется в новом окне)

1. Щелкните здесь, чтобы просмотреть простой график, изображающий монтаж охлаждающего узла с использованием монтажных отверстий (более подробная информация по монтажу и размеры вырезов доступны в Руководстве по эксплуатации термоэлектрического охлаждающего узла, ссылка ниже).

2. Щелкните здесь, чтобы просмотреть инструкции по монтажу охлаждающего узла с использованием резьбовых втулок.

3. Щелкните здесь, чтобы просмотреть инструкции по установке термостата для защиты от перегрева (с использованием резьбовых втулок).

4. Щелкните здесь, чтобы просмотреть инструкцию по эксплуатации термоэлектрического охлаждающего узла (TCA).

Вернуться к началу

Техническая информация о модулях TE

Приведенные ниже процедуры находятся в документах Adobe PDF. На большинстве компьютеров уже установлен Acrobat Reader. Если у вас нет, вы можете получить бесплатную программу Adobe Acrobat Reader здесь. (ссылка откроется в новом окне)

1. Щелкните здесь, чтобы просмотреть процедуру монтажа стандартных и металлизированных модулей (инструкции по использованию термопасты и / или паяльных модулей).

2. Щелкните здесь, чтобы получить информацию о заливке (герметизации модуля) для защиты от влаги и повышения прочности.

Вернуться к началу

Технические документы и литература компании

Мы стремимся оставаться в авангарде термоэлектрических технологий и разработок в глобальном масштабе. При этом наш инженерно-технический персонал опубликовал широкий спектр технических документов по таким темам, как проектирование и проектирование, надежность и испытания материалов и устройств. Мы приглашаем вас изучить этот раздел и познакомиться с термоэлектрическим полем.

Информация для заказа [Adobe PDF]

Полный список наших загружаемых публикаций и корпоративной литературы можно просмотреть, выбрав пункт меню «Загрузки» или щелкнув здесь.

Вернуться к началу

Сравните цены на холодильник Пельтье своими руками — Купите холодильник Пельтье своими руками по лучшей цене у международных продавцов на AliExpress

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для покупки холодильника Пельтье своими руками.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально есть тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы найдете новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший холодильник Пельтье своими руками станет одним из самых востребованных бестселлеров в кратчайшие сроки. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили на AliExpress свой холодильник Пельтье своими руками.С самыми низкими ценами в Интернете, дешевыми тарифами на доставку и возможностью получения на месте вы можете сэкономить еще больше.

Если вы все еще не уверены в своем холодильнике Пельтье своими руками и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести холодильник diy peltier по самой выгодной цене.

Мы всегда в курсе последних технологий, новейших тенденций и самых обсуждаемых лейблов.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Сделай сам кулер Пельтье ?? | HomeBrewTalk.com

К сожалению, в этой теме есть некорректная и отсутствующая информация. Да, термоэлектрические устройства неэффективны. Это может быть, а может и не быть хорошей причиной избегать их. При наличии хорошо изолированной камеры они могут хорошо работать и иметь минимальный рабочий цикл, тем самым снижая электричество.Это приоритет номер один.

TEC — это простые тепловые насосы, которые в процессе работы выделяют много тепла. Отсюда неэффективность. Как правило, для любого количества перекачиваемого тепла они производят в 3 раза больше. Поэтому необходимо использовать очень эффективный радиатор. Чтобы достичь нужного нам масштаба, этот радиатор ДОЛЖЕН иметь жидкостное охлаждение с горячей стороны. Если возможно, его можно использовать с обеих сторон. Конечно, это добавляет сложности: один или два жидкостных насоса, охлаждающая жидкость (которая должна быть лучше, чем минимум дистиллированной воды), резервуары и теплообменники (радиаторы плюс вентиляторы для охлаждающей жидкости: перенос воздуха).

как изготовить своими руками из подручных материалов?

Зачем нужны элементы Пельтье?

Недостатки моделей Пельтье

Модуль для регулятора

Холодильники с терморезистором

Модель для холодильника 15 В

Элементы Пельтье в холодильниках 24 В

Элемент Пельтье для автомобильного охладителя

Как сделать элемент для кулера питьевой воды?

Кондиционеры

Изготовление генераторов

Охлаждение видеокарты на компьютере

Элемент Пельтье для кондиционера

Установка модуля на конденсатор

Элемент Пельтье своими руками — видео урок как сделать термоэлектрический генератор, что такое эффект Пельтье, как выбрать, фото

Немного истории

Достоинства и недостатки

Физические процессы в элементе Пельтье

Практическое применение

Удивительный факт

Заключение по теме

Термогенератор Пельтье своими руками — Живой Журнал — ЖЖ

что это такое, назначение, характеристики, принцип работ

Что это такое?

Устройство и принцип работы

Технические характеристики

Применение

Как подключить

Как сделать элемент пельтье своими руками

Самодельный кондиционер на элементах Пельтье

Элемент Пельтье — Принцип работы, характеристики. Как сделать самостоятельно?

Краткая история открытия и обоснование физики работы

Устройство и принцип работы

Зачем нужны и чем отличаются от обычного охлаждения?

Технические характеристики

Маркировка

Применение

Достоинства элементов Пельтье

Недостатки элементов Пельтье

Практический опыт с элементом Пельтье

Элемент пельтье своими руками

Из диодов и транзисторов

Как изготовить генератор на основе элемента Пельтье?

Холодильник на элементах пельтье своими руками

Кондиционер пельтье своими руками

Как сделать элемент для кулера питьевой воды?

Как проверить на работоспособность

принцип работы, области применения, сборка

Краткая история открытия и обоснование физики работы

Где применяется

Достоинства и недостатки

Элементы Пельтье своими руками

Из диодов и транзисторов

В окончании

Видео по теме

Самодельный охладитель Пельтье с регулятором температуры DIY

Материал, необходимый для этого проекта самодельного кулера

Предупреждение и отказ от ответственности

Мини-холодильник с модулями Пельтье | Охладитель Пельтье

Охладитель Пельтье

Микросхема TEC и базовый тест

Включение

Контроллеры / драйверы ТЕС

Коэффициент полезного действия

постоянного тока или ШИМ?

Линейный или ИИП?

Примечание автора

Создайте подставку для пельтье, чтобы кофе оставался теплым или холодным

: как построить один

Термоэлектрический генератор

1. Берем два радиатора

2. Изготовить теплоизолятор

3. Собрать генератор

Часто задаваемые вопросы и техническая информация — TE Technology

Сравните цены на холодильник Пельтье своими руками — Купите холодильник Пельтье своими руками по лучшей цене у международных продавцов на AliExpress

Сделай сам кулер Пельтье ?? | HomeBrewTalk.com

Добавить комментарий Отменить ответ