Har du nogensinde undret dig over at have et lille bærbart køleskab til at afkøle dit vand, dine drinks og juice under dine sommerudflugter?
AC-køling er den mest almindelige måde at køle på i et køleskab eller et rum. Men dette er en tung proces, som kræver en betydelig mængde elektrisk strøm og omfangsrig elektrisk hardware for at udføre denne opgave.
Heldigvis er det muligt at lave et køleskab, der holder maden kølig ved hjælp af et bærbart DC-batteri og noget, der kaldes Peltier-effekten.
Hvad er Peltier-effekten?
Termoelektriske kølere eller Peltier-effektanordninger er relativt miniatureanordninger, der bruges til afkøling eller opvarmning. Peltier-enheder bruger DC (jævnstrøm) til køling, i modsætning til konventionelle køleskabe eller klimaanlæg, der bruger AC-strøm. Peltier-effekten er en proces, hvor hvis jævnstrøm føres gennem et kredsløb med to ledere af forskellige materialer, fjernes varme fra det ene kryds, hvilket får det til at blive koldt, og det andet kryds absorberer varme, hvilket får det til at blive varm.
Det kan også observeres, at hvis strømmens polaritet vendes, bliver det kryds, der tidligere var koldt, varmt; mens krydset, der var varmt, før det vendte strømpolariteten, bliver koldt.
Brug af termoelektriske Peltier-enheder til temperaturkontrol
Ovenstående fænomen skaber en mulighed for at designe en enhed, der kan udvinde og fjerne varme. Hvis du placerer det koldere kryds på den varme overflade eller enhed, hvorfra der skal udvindes varme, og det varmere kryds fortsætter med en køleplade, kan du holde overfladen eller enheden kølig. Ikke kun det, men du kan opretholde en løbende optimal temperatur for god ydeevne.
Sådan bygger du et Mini DC-køleskab
Vi vil bruge det ovenfor nævnte koncept til at designe et DC-køleskab. Et minikøleskab er måldesignet, men det kan skaleres til et mellemstort køleskab ved hjælp af flere Peltier-effektenheder ved hjælp af samme teknik.
Hvad du skal bruge
Det nødvendige udstyr er som følger: -
- Et Peltier-modul (TEC1-12706) med ledninger fastgjort.
- To køleplader.
- Et 12 V DC batteri eller DC strømforsyning.
- En kasse (intern skal være termisk ikke-ledende materiale som træ, pap eller styrofoam)
- To blæsere Delta-elektronik FFB0412HN på køleprofiler til tvungen konvektion
- Termisk pasta
- Elektriske ledninger
Den termoelektriske Peltier-enhed, vi bruger her, er en DC-driftsenhed med en optimal driftsspænding på 12VDC, som tager næsten 6A strøm (72W). Driftsspændingen bør ikke overstige 15 VDC. Tænd ikke Peltier-enheden uden en køleplade. Hvis den bruges selv kortvarigt, kan den overstige den maksimale driftstemperatur for enhedsforbindelsen og resultere i forringelse af ydeevnen eller fuldstændig svigt af enheden.
Trin 1: Forbered kassen
Tag nu en tom kasse med termisk isolerende materiale. Til denne demonstration brugte vi pap. Lav et hul eller et hulrum i henhold til dimensionerne på Peltier-enheden TEC1-12706 (dvs. 40 mm x 40 mm) til minikøleskabsdesign. Placer Peltier-enheden lige på det hulrum, du har oprettet i kassen
Trin 2: Placer køleplader på Peltier-enheden
Placer nu køleplader på begge samlinger af Peltier-enheden. Hvert kryds i Peltier-enheden er fastgjort til kølepladen ved hjælp af stærkt ledende termisk pasta. Termisk pasta sikrer en jævn varmestrøm mellem hver Peltier-forbindelse og kølepladens bundplade, mens ikke at tillade det varme kryds at blive for varmt og det kolde kryds at blive for koldt til at beskadige heller knudepunkt.
Køleplade øger effektiviteten af Peltier-enheden ved regelmæssigt at opretholde luftstrømmen. Dette skyldes, at varmeudvekslingen mellem den omgivende luft og Peltier-enheden øges på grund af den store overflade område, der tilbydes af kølepladen til varmeudvinding fra det indre kryds og varmefjernelse gennem det ydre knudepunkt. For et godt design anbefales køleplader med større finner og større overfladeareal.
Trin 3: Tilslut blæsere
Vedhæft nu dit valg af ventilator på hver kølepladefinne. Tvungen konvektion leveret af ventilatoren øger luftstrømningshastigheden gennem kølepladefinner, hvilket muliggør mere varmeudvinding.
De blæsere, der anvendes i dette projekt, er 12VDC børsteløse (Delta electronics FFB0412HN) med luftstrøm på 10,6 cfm. Hver blæser bruger mindre end én watt strøm fra batteriet. Dog kan man bruge en blæser med mere luftgennemstrømning for bedre ydeevne.
Pas på ikke at forbinde enhedsforbindelserne gennem en metalgrænseflade som en skrue monteret på køleplader, for at undgå kortslutning af termiske forbindelser. Dette kan resultere i betydelig forringelse af ydeevnen af Peltier-apparatets køleskab, da varmestrømmen kan få den korteste vej gennem metalskruen osv.
I tilfælde af at skruer ikke kan monteres på grund af termisk kortslutning mellem to køleplader, kan du bruge lim til at fastgøre køleplader til kassen. Det er dog obligatorisk at bruge kølepladepasta mellem en køleplade og Peltier-enheden.
Trin 4: Tænd ved hjælp af 12 VDC
Tilslut nu samlingerne på Peltier-enheden og ledningerne til ventilatorer med et 12 VDC-batteri. Batteriet skal have den aktuelle kapacitet til at levere en 7A DC-strøm. Et batteri på 10Ah eller mere er tilstrækkeligt til dette enkelte Peltier-modul med blæsere. Indstil spændingspolariteten for enhedsforbindelser, således at den indvendige side af boksen bliver koldere, og den ydre side bliver varm, hvilket tager varmen ud af boksen til afkøling.
Forbind nu ledningerne med batteriet for at lade enheden tage strøm. Overhold nøje strømmen fra batteriet. Det bør være inden for de grænser, der er specificeret af Peltier-enhedsproducenten. Lad systemet tage strøm i nogen tid, og observer spændingerne og strømmen for sikre grænser.
Efter et par øjeblikke vil du mærke den koldere luft inde i kassen. Du kan tilføje vandflasker og juice for at holde dem kølige. Dæk nu boksen til til brug som minikøleskab. For pålidelig drift kan du tilføje en temperaturregulator for at beskytte Peltier-enheden mod at overskride driftsgrænser.
Du har lavet dit eget DIY minikøleskab
Nu kan du bygge dig et minikøleskab ved hjælp af Peltier-enhederne og et par andre simple komponenter. Peltier-effektmoduler kan også bruges til temperaturstyring til applikationer som indkøling elektroniske enheder, kredsløb og systemer, hvor et lavt budget og let kølesystem er påkrævet.
