תהיתם פעם אם יש לכם מקרר נייד קטן כדי לצנן את המים, המשקאות והמיצים שלכם במהלך טיולי הקיץ שלכם?
קירור AC הוא הדרך הנפוצה ביותר לקירור במקרר או בחדר. אבל זהו תהליך כבד, הדורש כמות משמעותית של כוח חשמלי וחומרה חשמלית מגושמת כדי לבצע משימה זו.
למרבה המזל, אפשר להכין מקרר ששומר על קור של אוכל באמצעות סוללת DC ניידת ומשהו שנקרא אפקט פלטייר.
מהו אפקט פלטייר?
מצננים תרמיים או מכשירי אפקט Peltier הם מכשירים מיניאטוריים יחסית המשמשים לקירור או חימום. מכשירי Peltier משתמשים ב-DC (זרם ישר) לקירור, בניגוד למקררים או מזגנים רגילים המשתמשים בזרם AC. אפקט Peltier הוא תהליך שבו, אם זרם DC מועבר דרך מעגל בעל שני מוליכים שונים חומרים, חום מצומת אחד מוסר, מה שגורם לו להתקרר, והצומת השני סופג חום, וגורם לו לְהִתְחַמֵם.
ניתן גם להבחין שאם הקוטביות של הזרם הופכת, הצומת שהיה קודם קר הופך להיות חם; בעוד הצומת שהיה חם לפני היפוך הקוטביות הנוכחית, הופך קר.
שימוש במכשירי Peltier תרמו-אלקטריים לבקרת טמפרטורה
התופעה הנ"ל יוצרת הזדמנות לתכנן מכשיר שיכול לחלץ ולהסיר חום. אם תציב את הצומת הקר יותר על המשטח החם או המכשיר שממנו נדרש להפיק חום, והצומת החם יותר ממשיך מפזר חום, אתה יכול לשמור על המשטח או המכשיר קריר. לא רק זה, אלא שאתה יכול לשמור על טמפרטורה אופטימלית מתמשכת לביצועים טובים.
כיצד לבנות מקרר מיני DC
נשתמש בקונספט שהוזכר לעיל לעיצוב מקרר DC. מקרר קטן הוא עיצוב המטרה, עם זאת, ניתן להגדיל אותו למקרר בגודל בינוני באמצעות התקני אפקט פלטייר מרובים תוך שימוש באותה טכניקה.
מה שאתה תצטרך
הציוד הדרוש הוא כדלקמן:-
- מודול Peltier (TEC1-12706) עם חוטים מחוברים.
- שני גופי קירור.
- סוללת 12 V DC או ספק כוח DC.
- קופסה (הפנימית צריכה להיות חומר לא מוליך תרמית כמו עץ, קרטון או קלקר)
- שני מאווררים דלתא אלקטרוניקה FFB0412HN על סנפירי גוף קירור להסעה מאולצת
- משחה תרמית
- חוטי חשמל
מכשיר Peltier קירור תרמו-אלקטרי בו אנו משתמשים כאן הוא מכשיר הפעלה DC עם מתח פעולה אופטימלי של 12VDC אשר לוקח כמעט 6A זרם (72W). מתח ההפעלה לא יעלה על 15 VDC. אל תפעיל את מכשיר Peltier ללא גוף קירור. אם נעשה בו שימוש אפילו לרגע, הוא עלול לחרוג מטמפרטורת הפעולה המקסימלית של צומת המכשיר ולגרום לירידה בביצועים או לכשל מוחלט של המכשיר.
שלב 1: הכן את הקופסה
עכשיו קח קופסה ריקה של חומר בידוד תרמי. להדגמה זו השתמשנו בקרטון. צור חור או חלל בהתאם למידות של מכשיר Peltier TEC1-12706 (כלומר 40 מ"מ x 40 מ"מ) לעיצוב מיני מקרר. הנח את מכשיר הפלטייר ממש על החלל שיצרת בקופסה
שלב 2: הנח גופי קירור על מכשיר Peltier
כעת הנח גופי קירור בשני הצמתים של מכשיר הפלטייר. כל צומת של מכשיר Peltier מחובר לגוף הקירור באמצעות משחה תרמית בעלת מוליכות גבוהה. משחה תרמית מבטיחה זרימת חום חלקה בין כל צומת Peltier ולוחית הבסיס של גוף הקירור, תוך לא לאפשר לצומת החם להתחמם מדי ולצומת הקר להתקרר מדי כדי לפגוע גם כן צוֹמֶת.
גוף קירור מגביר את היעילות של מכשיר Peltier על ידי שמירה קבועה על זרימת האוויר. הסיבה לכך היא שחילופי החום בין האוויר הסביבתי למכשיר הפלטייר גדלים בשל המשטח הגדול אזור שמציע גוף הקירור לחילוץ חום מהצומת הפנימי והסרת חום דרך החיצוני צוֹמֶת. לעיצוב טוב, מומלצים גופי קירור עם סנפירים גדולים יותר ושטח פנים גדול יותר.
שלב 3: צרף מאווררים
עכשיו צרף בחירת המאוורר שלך על כל סנפיר של גוף קירור. הסעה מאולצת המסופקת על ידי המאוורר מגבירה את מהירות זרימת האוויר דרך סנפירי גוף הקירור, מה שמאפשר הוצאת חום רבה יותר.
המאווררים המשמשים בפרויקט זה הם 12VDC ללא מברשות (Delta electronics FFB0412HN) עם זרימת אוויר של 10.6 cfm. כל מאוורר צורך פחות מוואט אחד מהסוללה. עם זאת, אפשר להשתמש במאוורר עם יותר זרימת אוויר לביצועים טובים יותר.
הקפד לא לחבר את חיבורי המכשיר דרך ממשק מתכת כמו בורג המותקן על גופי קירור, כדי למנוע קצר בחיבורים תרמיים. זה יכול לגרום לירידה משמעותית בביצועים של מקרר מכשיר Peltier, מכיוון שזרימת החום עשויה להגיע לדרך הקצרה ביותר דרך בורג המתכת וכו'.
במקרה שלא ניתן להרכיב ברגים עקב קצר חשמלי בין שני גופי קירור, ניתן להשתמש בדבק כדי לחבר את גופי הקירור לקופסה. עם זאת, חובה להשתמש במשחת קירור בין גוף קירור למכשיר פלטייר.
שלב 4: הפעל באמצעות 12 VDC
כעת חבר את הצמתים של מכשיר Peltier וחוטי מאווררים עם סוללת 12 VDC. הסוללה חייבת להיות בעלת קיבולת זרם לספק זרם 7A DC. סוללה של 10Ah או יותר מספיקה עבור מודול פלטייר יחיד זה עם מאווררים. הגדר את קוטביות המתח של חיבורי המכשיר כך שהצד הפנימי של הקופסה יתקרר והצד החיצוני יתחמם, והוציא את החום מהקופסה לקירור.
כעת חבר את החוטים עם הסוללה כדי לאפשר למכשיר לקחת זרם. בדוק היטב את הזרם הנלקח מהסוללה. זה צריך להיות בגבולות שצוינו על ידי יצרן מכשיר Peltier. אפשר למערכת לקחת זרם למשך זמן מה וצפה במתחים ובזרם לגבולות בטוחים.
לאחר מספר רגעים תרגישו את האוויר הקר יותר בתוך הקופסה. אתה יכול להוסיף בקבוקי מים ומיצים כדי לשמור עליהם קרירים. כעת מכסים את הקופסה לשימוש כמיני מקרר. עבור פעולה אמינה, אתה יכול להוסיף בקר טמפרטורה כדי להגן על מכשיר Peltier מפני חריגה מהמגבלות התפעוליות.
יצרת מקרר מיני עשה זאת בעצמך
עכשיו אתה יכול לבנות לעצמך מקרר קטן באמצעות מכשירי Peltier ועוד כמה רכיבים פשוטים. ניתן להשתמש במודולי אפקט Peltier גם עבור בקרת טמפרטורה עבור יישומים כמו קירור פנימה מכשירים אלקטרוניים, מעגלים ומערכות שבהן יש מערכת קירור בתקציב נמוך וקלת משקל נדרש.