Ремонт элемента пельтье своими руками

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 19.09.2024

В последнее время китайцы поднажали, и заполонили интернеты своими относительно дешевыми модулями, так что эксперименты с ними уже не отнимают слишком много денег. Китайцы обещают максимальную разницу температуры между горячей и холодной стороной в 60-67 градусов. Хммм… А что если мы возьмем 5 элементов, подключим последовательно, тогда у нас должно получиться 20С-67*5 = -315 градусов! Но что-то мне подсказывает, что все не так просто…

Нужно помнить, что элемент Пельтье — это не резистор, его сопротивление нелинейно, так что если мы прикладываем 12В — у нас может не получится 6 ампер (для 6-и амперного элемента) — ток может изменятся в зависимости от температуры (но не слишком сильно). Также при 5В (т.е. меньше номинала) ток будет не 2.5А, а меньше.

Количество перенесенного тепла пропорционально току. Но помимо этого есть паразитный нагрев от протекания тока, и паразитная теплопроводность — все это делает элемент Пельтье хоть сколько-то эффективным в очень узких условиях.

Кроме того, количество перенесенного тепла сильно зависит от разницы температуры между поверхностями. При разнице 60-67С — перенос тепла стремится к 0, а при нулевой разнице — 51 Ватт для 12*6 = 72-х Ваттного элемента. Очевидно, уже это не позволяет так просто соединять элементы в серию — нужно чтобы каждый следующий был по размерам меньше предыдущего, иначе самый холодный элемент будет пытаться отдать больше тепла (72Вт), чем элемент следующей ступени может пропустить через себя при желаемой разнице температур (1-51Вт).



Итак, маленький элемент — 5В*2А, большой — 12*9А. Кулер на тепловых трубках, температура комнатная. Результат: -19 градусов. Странно… 20-67-67 = -114, а получились жалкие -19…



Результат шокирующий — те же -19 как с одной, так и с двумя стадиями. Температура окружающего воздуха — -10. Т.е. с нулевой нагрузкой мы еле-еле выжали жалкие 9 градусов разницы.

Эффективность обычных китайских элементов Пельтье быстро падает при температуре ниже нуля. И если охладить банку колы еще можно с видимой эффективностью, то температуры ниже -20 добиться не удается. И проблема не в конкретных элементах — я пробовал элементы разных моделей от 3-х разных продавцов — поведение одно и то же. Похоже на криогенные стадии нужны элементы из других материалов (и возможно для каждой стадии нужен свой материал элемента).

Ну а с оставшимся сухим льдом можно поступить следующим образом:

Физический эффект в соответствии с которым, действуют термоэлементы, открыл французский ученый Жан-Шарль Пельтье в первой половине 19 века.


Он описал случаи выделения либо поглощения тепла при контактах разнородных проводников во время пропускания через них электрического тока.


Это открытие надолго забыли из-за недостаточного развития электротехники и вспомнили о нем только во второй половине 20 века после начала бурного развития микроэлектроники. Названные именем ученого элементы широко распространены в промышленности и в быту.



Элементы Пельтье: определение, устройство и принцип работы

Преобразователь, в результате работы которого под воздействием электричества возникает разность температур, называется элементом Пельтье.


Элементом Пельтье называется термопара, у которой на разных контактах возникают нагревание и охлаждение под воздействием электричества.


Это приводит к тому, что разные поверхности полупроводника дают разную температуру. Такая термопара может выделять электричество в достаточном количестве при нагревании только одной поверхности.


В практике благодаря этому физическому эффекту используют модули состоящие из множества термопар. Все они соединены нагревающимися сторонами одинаково.


Элемент Пельтье обычно представляет собой несколько термопар, но их может быть и несколько сотен.


Термопары соединяются шинами, сделанными из меди, которые держат пластинки из керамики.


Разница температур мощного модуля составляет 75 градусов Цельсия, нужно только грамотно убирать тепло от нагревающейся пластины.






Для увеличения такой разницы модули соединяют последовательным образом, который называют каскадом.


Современное использование элементов Пельтье

Любой прибор используется с учетом его достоинств и смягчением его недостатков.


Достоинствами элементов Пельтье являются такие их особенности:

  • Статическое использование прибора – для выработки электроэнергии не нужны движения.
  • Легкая регулировка температуры охлаждения или нагревания.
  • Способность термоэлемента быть и нагревателем и охладителем.


Недостатками этих элементов являются нужда постоянно питать модуль от источника питания и дороговизна модулей состоящих из большого количества термопар.


Количество вырабатываемой энергии у термоэлементов бывает всякое, от нескольких ватт до тысячи ватт. В таком же диапазоне изменяется их стоимость.


Необычные свойства термоэлемента позволяют находить разнообразное применение:

  • в маленьких кондиционерах;
  • в передвижных холодильниках, в быту и автомобильных;
  • в офисных охладителях для воды;
  • для безопасного охлаждения вычислительной техники;
  • в качестве переносного или небольшого генератора электроэнергии.






Кондиционер простейшей конструкции

На элементах Пельтье работают легко собираемые кондиционеры доступной конструкции, и небольшой производительности, для охлаждения небольших объемов, например, для автомобильного салона.


Несмотря не дороговизну такого кондиционера экономия расхода горючего на работу обычного климат-контроля делает кондиционер на элементах Пельтье в этом случае выгодным.

Маломощный холодильник

Возможно создание на элементах Пельтье только маломощного холодильника, но с большими преимуществами. Эти холодильники:

  • потребляют небольшое количество электроэнергии;
  • обладают простой конструкцией;
  • имеют длительный срок эксплуатации;
  • не шумят;
  • занимают мало места;
  • нормально функционируют лежа на боку и в движении.


Это важные качества для переносных приборов, таких как автохолодильник.





Кулер для воды

Кулер воды – это аппарат, который используется для охлаждения и нагревания воды.


Термоэлемент хорошо охлаждает воду. Состоит из термостата, термоэлемента и еще некоторых деталей.


Эта конструкция надежная и недорогая, но имеет небольшие недостатки:

  • в пыльном помещении с загрязненным воздухом аппарат быстро забивается;
  • жидкость охлаждается только до +10 градусов по Цельсию;
  • в жаркую погоду охлаждение воды происходит медленно.


Осушитель воздуха

Такой прибор на термоэлементе удачно подходит для комнатного помещения, его конструкция проста и дешевая.


Модуль термоэлементов быстро охлаждает решетку прибора, через которую прогоняется воздух. При этом конденсируется влага, которая стекает в поддон.


Охлаждение процессора

Термоэлектрические модули используются для охлаждения персональных компьютеров.


Однако такой вид использования термоэлектрического модуля требует особой осторожности, так как есть вероятность, что этот модуль при недостаточной нагрузке процессора снизит температуру до появления конденсата, что может нанести серьезный ущерб компьютеру.


Если же термоэлектрический модуль совместить с воздушным охлаждением, то получится надежная, но дорогая система.


Генератор электроэнергии

Элемент Пельтье может вырабатывать электрическую энергию. Сила получаемого электрического тока повышается с увеличением разброса температур поверхностей термоэлемента.


Проблема с плавлением припоя внутри модуля. Однако можно использовать очень дорогие припои с высокой температурой плавления.


Дешевые термоэлектрические генераторы приобретают для использования в отдаленных, безлюдных местах в экспедициях и походах.





Элемент Пельтье своими руками

Можно сделать термоэлектрический генератор для походных условий своими руками. Для создания самодельного термогенератора нужны:

  • элемент Пельтье;
  • медная пластина;
  • преобразователь ДС-ДС;
  • или преобразователь напряжения на микросхемах.


Для обычного термоэлемента нагреваемая сторона должна иметь высокую температуру, но не превышающую 140 градусов.


В качестве нагревателя можно использовать сосуд с кипятком, тогда за температурой не нужно следить, она не будет превышать 100 градусов. Можно заниматься своими делами.


Портативный термоэлектрический генератор позволяет от костра зарядить электронные гаджеты одновременно с приготовлением пищи.


Холодильник своими руками на элементах Пельтье можно сделать из термоэлемента марки ТЕС1 -12706, радиатора, вентилятора и контейнера.


Исправность элемента Пельтье проверяется пальчиковой батареей.





Провод, окрашенный красным, присоединяется к плюсу, а провод, окрашенный черным, подключают к минусу. В исправном элементе нагрев одной стороны и охлаждение другой ощущаются пальцами. Проверка осуществима в течение нескольких минут.


История со столетним перерывом между открытием эффекта Пельтье и его применением в промышленности подчеркивает необходимость соответствия открытия техническому уровню производства. Без микроэлектроники необходимости в применении элементов Пельтье не было.






На нынешнем уровне развития техники картина совершенно иная. Термоэлектрические элементы нужны всюду, а термоэлектрические генераторы нужны как в сложнейших технических конструкциях, так и у туристического костра.

В настоящий момент сложно найти человека, не пользующегося теми или иными видами холодильного оборудования, будь то стационарный холодильник, имеющийся на кухне практически у каждого или же переносной вариант сумки, в которой можно безбоязненно хранить и переносить продукты без опасения их порчи. И хотя обычный холодильник и сумка, сохраняющая холод, выполняют одни и те же функции, их устройство имеет принципиальные отличия.

Обычные стационарные холодильники, широко распространенные как в квартирах, так и частных домах, имеют охлаждающую систему на основе циркуляции хладагента от испарителя к конденсатору и обратно и оснащены одним или двумя компрессорами. В отличие от стандартной конструкции, работа сумки-холодильника основывается на совершенно иных принципах, в них отсутствуют как основные элементы, так и фреон, обеспечивающий отбор тепла. В сумках-холодильниках процесс охлаждения базируется на принципе работы элемента Пельтье, который и обеспечивает требуемое охлаждение. Данный элемент возможно собрать своими руками, для чего следует более подробно остановиться на принципе его работы и основных характеристиках.

Что такое принцип Пельтье

Данный принцип был открыт почти 200 лет назад французом Жаном Пельтье, который обнаружил, что при протекании I по разнородным проводам происходит процесс выделения тепла, а при смене полярности – охлаждения, при этом наибольшее проявление подобного эффекта наблюдалось у полупроводниковых материалов. Причем тогда же была замечена обратимость процесса, при которой при возможности поддержании разных температур на проводах в месте контакта, в них фиксировалось появление электрического тока. Данный эффект также был очень важен и получил название эффекта Зеебека.

Чтобы попытаться объяснить данный эффект с точки зрения физики процесса, необходимо обратиться к классической теории электротехники и движению электротока в зависимости от разности потенциалов. При прикосновении двух разнородных проводов неизбежно возникает разность потенциалов U, создающая определенное поле. Таким образом, если по проводу пропустить I, то созданное разностью U поле будет или способствовать протеканию тока, или являться препятствием к этому.

Если полярность поля и тока противоположны, то необходимо найти дополнительную энергию, способствующую протеканию I, за счет чего контакт будет греться. Если поле и I однонаправлены, то ток поддерживается самим полем. Для этого требуется энергия, забираемая у вещества, что и вызывает охлаждение контакта. Таким образом, то количество тепла, которое выделяется или забирается при прохождении I, будет прямо пропорционально величине заряда, проходящего через место соединения проводников и рассчитывается как произведение I на время его прохождения.

Данное произведение называется коэффициентом Пельтье, величина которого зависит от материала и температур проводников, соприкасающихся между собой.



Если ранее эффект Пельтье не нашел себе широкого применения за неимением необходимых материалов, то на сегодняшний день, с учетом развития новых технологий, найдены типы проводников, которые способны обеспечить максимальный термоэлектрический эффект.

Устройство и принцип работы элемента Пельтье

Для того, чтобы получить максимальный эффект понижения температуры, применяется соединение термоэлементов в виде каскадов. Благодаря подобному устройству, на выходе стало возможным получить максимально низкую температуру и значительно увеличить саму эффективность охлаждения.

Для того, чтобы повысить холодопроводность не прибегая к значительному увеличению I, все элементы Пельтье соединяются последовательно в устройство, получившее название батареи.

Таким образом, нынешний модуль состоит из двух пластин, выполненных из керамики и играющих роль изоляторов, между которыми расположены термопары, соединенные последовательным образом.

При этом, расположение элементов в подобной батарее осуществляется следующим образом:

  • Нижняя, горячая сторона.
  • Верхняя, холодная сторона.
  • Полупроводники, функционирующие на основе n-перехода.
  • Полупроводники, функционирующие на основе p-перехода.
  • Проводники из меди.
  • Клеммы (контакты), служащие для присоединения к ИП (источнику питания).

Здесь p-n переходом (positive-negative) принято считать электронно-дырочный переход в месте соединения полупроводников n (носители зарядов – электроны) и p типа (дырки с положительным зарядом, возникающие в процессе отрыва электрона от атома).

При p-n возникает переход от одного вида проводимости к другому.

В зависимости от расположения, каждая из сторон (горячая или холодная) имеет контакт только с переходом p-n либо n-p. При этом осуществляются следующие функции:

Благодаря переносу Q с одной стороны батареи на другую, между ними возникает дельта температур (DT). Как уже было сказано выше, если изменить полярность, то горячая и холодная поверхности просто поменяются местами.


На данном рисунке холодная сторона батареи обозначена как B (синим цветом), горячая – как А (красным цветом соответственно).

Технические характеристики элементов Пельтье

Всем термоэлектрическим модулям с элементом Пельтье присущи следующие характеристики:

  • Qmax (холодопроизводительность) – представляет собой максимально допустимый I и разницу T двух сторон батареи. Единица измерения – Ватты. Принято считать, что количество тепловой Q, поступающей на холодную стороны, передается на горячую мгновенно, с нулевыми потерями.
  • DTmax – максимум перепада температур между пластинами, измеряется в градусах. При этом, данный параметр учитывается при идеальных условиях работы: горячая сторона - 27C, холодная – отдача тепла равна нулю.
  • Imax – максимальный I, необходимый для обеспечения DTmax, измеряется в Амперах.
  • Umax – величина напряжения, которая будет иметь место при Imax и DTmax (измеряется в Вольтах).
  • Resistance – внутреннее R модуля по постоянному току DC, измеряется в Омах.
  • COP (Сoefficient Of Рerformance) – коэффициент, представляющий собой отношение Q охлаждения к Q, которое потребляет весь элемент и представляет собой не что иное, как КПД, при этом его величина колеблется от 0,3 до 0,5.

Каким образом маркируются элементы Пельтье


При маркировке подобных термоэлементов всегда используют стандартные обозначения, а именно:

  • Две первые буквы означают непосредственно тип элемента, а именно – ТЕ – термоэлемент.
  • Третья буква относится к размеру модуля и может быть выполнена в двух вариантах:
    • С – classic, стандартный размер термоэлемента.
    • S – small, маленький размер.

    Иногда в маркировку после всех цифр добавляется значение, относящееся к размерам модуля.

    Пример маркировки: ТЕС1-12706-40 (40х40 мм).

    Области применения элементов Пельтье

    Хотя все подобные батареи, основанные на элементах Пельтье, имеют COP, равный 0,3-0,5, что фактически соответствует его КПД, они активно применяются в измерительных системах, разного рода вычислительной технике, а также как элемент многих бытовых приборов, а именно:

    • Как составляющие холодильных устройств (мобильных автохолодильниках).
    • В вычислительной технике, в видеокартах.
    • В бытовых кулерах для воды.
    • Как генератор электроэнергии, при этом одна из сторон элемента должна принудительно нагреваться.
    • Во всех видах цифровых устройств, где крайне важно качественное охлаждение (видеокамеры, микросхемы, приборы для осуществления связи).
    • В системах кондиционирования.
    • Для телескопической техники, которой необходимо охлаждение.
    • Как составляющий элемент приборов ночного видения.

    Некоторые примеры применения модулей на элементах Пельтье будут рассмотрены ниже.

    Мобильные холодильные установки, автохолодильники на элементах Пельтье


    Несмотря на то, что степень охлаждения, реализуемая с помощью элементов Пельтье, сильно уступает холодильникам компрессорного и абсорбционного типа, они активно применяются в качестве мобильных установок охлаждения, так как имеют следующие преимущества:

    • Простота конструктивного исполнения.
    • Нечувствительность к различному роду вибраций.
    • Наличие только статических деталей (исключение составляет система вентиляции, обеспечивающая охлаждение радиатора).
    • Бесшумность работы.
    • Компактность всего холодильника.
    • Отсутствие необходимости выравнивания всего устройства относительно одной, определенной поверхности.
    • Длительность эксплуатации без потери всех своих основных качеств.
    • Экономичность энергопотребления.

    Учитывая все вышесказанное, холодильники на элементам Пельтье идеально подходят как мобильные устройства.

    Использование элемента Пельтье в качестве генератора


    Как уже указывалось выше, термоэлектрические батареи могут быть использованы как генераторы электроэнергии при условии, что температуру одной из сторон необходимо повышать.

    Согласно эффекту Зеебека, при увеличении DT сторон модуля, будет также увеличиваться протекаемый I. Однако, максимально повышать DTmax не представляется возможным, так как слишком высокий уровень температур приведет к расплавлению припоя, что послужит причиной поломки всего устройства (стандартная максимальная температура нагрева обычных термоэлектрических модулей не превышает 150C).

    Данную проблему частично можно решить при помощи тугоплавких припоев, которые допускают Т нагрева до 300C. С учетом низкого COP, подобные конструкции применимы лишь в тех случаях, когда использование более эффективных генераторов не представляется возможным, а именно как и в случае с холодильником, для мобильных устройств.

    Подобные термогенераторы с мощностью от 25 до 10 Вт прекрасно подойдут жителям отдаленных мест, в длительных походах или при проведении геологоразведочных работ.

    Более мощные генераторы уже используют в качестве стационарных устройств и применяют для запитки ГРУ, приборов метеостанций и подобных установок.

    Термоэлектрические модули, используемые в вычислительной технике


    В последнее время термоэлектрические модули стали активно применяться для охлаждения центрального процессора CPU в персональных компьютерах.

    Однако, рентабельность подобного применения батарей на элементах Пельтье достаточно мала по следующим причинам:

    1. Так как за счет небольшого значения коэффициента COP для эффективного охлаждения требуется запитывать устройство от достаточно мощного блока питания, это экономически невыгодно.
    2. Процессор в компьютере греется именно в тех случаях, когда ему приходится обрабатывать большой объем информации, в случаях, когда запущены или работают одновременно несколько программ. В ситуациях, когда компьютер просто включен или, к примеру, экран находится в спящем режиме, термоэлектрический модуль способен понизить температуру процессора до точки росы, при которой в любом случае начнется выпадение конденсата. А любая повышенная влажность, как известно, крайне губительна для электроники.

    Однако, при использовании гибридных систем охлаждения, при которых термоэлектрические модули работают совместно с другими видами, используемыми для понижения температуры, применение батарей на элементах Пельтье считается оправданным.

    Системы кондиционирования на термоэлектрических модулях

    Согласно принципу действия, охлаждение при помощи термомодулей на элементах Пельтье вполне способно заменить мобильные системы климат-контроля в автомобилях. Однако, принимая во внимание низкий коэффициент COP, для понижения температуры в салоне автомобиля потребуется значительно большее количество электроэнергии, что экономически не рентабельно.

    С учетом того, что подобная автомобильная система климат-контроля будет запитываться от установленного в машине генератора, его мощности будет явно недостаточно, потребуется установка другого, более мощного агрегата. Однако с заменой штатного генератора на более мощный значительно вырастет расход бензина, что вряд ли устроит любого автомобилиста.

    Таким образом, применение охладителя на основе элементов Пельтье для систем кондиционирования в настоящее время не нашло должного применения.

    Применение элементов Пельтье в кулерах


    Во многих моделях современных кулеров, устанавливаемых в различных помещениях, охлаждение воды происходит посредством термоэлектрического модуля.

    При этом, конструкция всего устройства оказывается значительно проще и надежнее устройств компрессорного типа, и включает в себя следующие элементы:

    • Непосредственно модуль охлаждения на термоэлектрических элементах.
    • Управляющий контроллер.
    • Термостат.
    • Нагревательный элемент.

    Несмотря на то, что подобная схема выполнения диспенсеров для воды применяется повсеместно, она также имеет свои недостатки:

    • Минимальная температура холодной воды составляет всего лишь 10-12°C.
    • Длительное время понижения температуры до требуемых величин.
    • Данный вид кулера реагирует на температуру окружающей среды, при этом при повышенной Т в помещении он не сможет охладить воду до требуемого уровня.
    • С учетом того, что в конструкции модуля присутствует вентилятор, его нельзя устанавливать в промышленных цехах с высоким уровнем пыли, так как это приведет к поломке последнего.

    Термоэлектрические модули Пельтье в осушителях воздуха


    Если в кондиционерах применение охлаждающих модулей на элементах Пельтье не рентабельно, то в компактных осушителях воздуха они нашли широкое применение, так как способны понижать температуру до точки росы. При этом происходит выпадение конденсата на специально предназначенном для этого элементе, который затем стекает в резервуар.

    Даже несмотря на то, что СОР устройства (КПД) очень невелик, его достаточно, чтобы использовать подобный прибор в качестве осушителя воздуха для небольших помещений.

    Работа с элементами Пельтье

    Подключение термоэлектрического модуля

    Подключение модуля на элементах Пельтье не представляет собой никаких сложностей, так как для этого на два выходящих конца достаточно подать U DC с источника питания ИП. При этом стоит обратить внимание на номинальное напряжение, указанное в техпаспорте.

    Как уже указывалось выше, при ошибочном подключении начинает нагреваться другая поверхность.

    Проверка элемента Пельтье


    С учетом того, что термоэлектрический модуль должен нагреваться с одной стороны и охлаждаться с другой, самый простой вариант протестировать данное устройство – подать на него необходимое напряжение с ИП. При этом, одна сторона у него станет теплой, а вторая – холодной.

    При отсутствии ИП, можно провести проверку подручными средствами, а именно:

    • Взять обычный мультиметр и подключить его клеммы к выводам термоэлектрического модуля.
    • Зажечь пламя от спички или зажигалки и поднести к одной из пластин, прогрев ее.
    • Так как согласно закону Зеебека, разница температур вызовет протекание I, это отразится на экране прибора.

    Важно! Шкала показаний мультиметра должна быть выставлена на замер показаний по току.

    Сборка элемента Пельтье собственными силами

    Для тех, кто желает изготовить элемент Пельтье дома, своими руками, стоит отметить, что это практически невозможно. Подобные термоэлектрические модули легко можно приобрести в соответствующих магазинах радиодеталей, а их стоимость настолько невысока, что собирать его вручную становится просто невыгодным.

    Однако некоторые из подобных устройств на основе элемента Пельтье можно попробовать собрать самостоятельно. К примеру, портативный генератор на термоэлектрическом модуле сможет пригодиться в походах, поездках или долгих путешествиях.


    Для сборки генератора понадобится элемент ИМС L6920:


    Как видно из указанной схемы при входном U от 0,8 до 5,5В на выходных клеммах будет присутствовать U=5В. При использовании термоэлектрического модуля, можно ограничить его Т посредством применения походного котелка с кипятком, за счет чего по закону Зеебека на выходе пойдет ток, что и обеспечит имеющееся напряжение в 5 В.

    Элемент Пельтье своими руками посредством диодов

    Теоретически изготовить подобный элемент Пельтье на диодах вполне возможно.

    С учетом того, что с физической точки зрения работа термоэлектрического модуля заключается в разности проводимостей материалов p-n и n-p, то можно использовать обычные диоды, которые таковыми и являются. Однако, если данная схема будет работать при нагреве, то понизить температуру посредством диодов не представляется возможным.

    Диоды можно использовать как датчик температуры, причем при включении их в цепь в обратном направлении переход откроется, в результате чего I также пойдет в обратном направлении. Однако работать в качестве генератора данная схема не сможет.

    Таким образом, посредством элемента Пельтье можно осуществить сборку различных компактных приборов, что будет являться наиболее доступным и дешевым вариантом.

    В английском языке термин упоминается как ТЕС — термоэлектрический охладитель. Элемент пельтье своими руками представляет собой температурно электрический преобразователь, который работает по принципу возникновения разницы температур в момент подачи электрического тока. Возможно ли собрать его самостоятельно и какое применение ему найти?

    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:

    1. Компактность, удобство установки на самодельное электронное плато.
    2. Отсутствие движущихся деталей, что увеличивает сроки его эксплуатации.
    3. 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).

    Далее стоит следовать простой инструкции, как сделать пельтье своими руками:

    Описание технологии и принцип действия

    Способ работы термоэлектрического охладителя достаточно прост. Эффект пельтье своими руками основывается на контакте двух проводников тока, обладающих разным уровнем энергии электронов в зоне своей проводимости.

    При подаче электротока через такую связь, электрон приобретает высокую энергию, позволяющую ему перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости второго полупроводника. Когда эта энергия поглощается, происходит остуживание места охлаждения проводников (рисунок 2).

    При протекании процесса в обратном направлении — реакция приводит к нагреванию контактного места и обычному тепловому эффекту.

    Посмотрев пельтье своими руками видео, можно сделать определенные выводы о принципе его действия:

    1. Величина подаваемого тока будет пропорциональной степени охлаждения — если с одной стороны модуля сделать хороший теплоотвод, при использовании радиаторных схем, его холодная сторона обеспечит максимально низкую температуру.
    2. При смене полярности тока — нагревающая и охлаждающая плоскости меняются метами.
    3. При контакте объекта с металлической поверхностью, он становится настолько мал, что его нельзя увидеть на фоне омического нагрева, других эффектов теплопроводности, поэтому на практике применяют два полупроводника.
    4. Благодаря разнообразному количеству термопар — от 1 до 100, можно добиться практически любого показателя холодильных мощностей.

    Технические характеристики элемента пельтье

    Компонент получил широкое применение в различных холодильных схемах.

    Что неудивительно, так как пельтье своими руками имеет следующие технические характеристики:

    1. Способен достигнуть низких температур, что служит отличным решением для охлаждения электрических приборов и тех оборудования, подвергающегося нагреву.
    2. Прекрасно выполняет работу обычного куллера, что делает возможным его установку в современные звуковые и акустические системы.
    3. Абсолютно бесшумен — в процессе работы не издает никаких посторонних и интенсивных звуков.
    4. Обладает мощной теплоотдачей при сохранении нужной температуры на радиаторе достаточно продолжительное время.

    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:

    1. Основой для платы должна служить прочная керамика;
    2. Для максимального температурного перепада надо подготовить не менее 20 связей;
    3. Правильные расчеты — залог увеличения коэффициента полезного действия на 70%;
    4. Наибольшую мощность используемому оборудованию даст фреон;
    5. Самодельный модуль устанавливается возле его испарителя, рядом с мотором;
    6. Монтаж производится стандартным набором инструментом с применением прокладок;
    7. Они необходимы для изолирования рабочей модели от пускового реле;
    8. Изоляция понадобится и для самой проводки, перед ее подключением к компрессору;
    9. Чтобы избежать короткого замыкания, сила предельного напряжения звонится тестером.

    Кондиционер пельтье своими руками

    Кондиционер пельтье своими руками собирается только на них, так как они выдерживают аномальные температуры и выдают напряжение до 23В:

    1. Применяется в основном для охлаждения компьютерных видеокарт.
    2. Его сопротивление колеблется в пределах 3 Ом.
    3. Температурный перепад равен 10 градусам, а КПД — 65%.
    4. Для него требуется 14 медных проводничков.
    5. Для подключения задействуется немодульный переходник.
    6. Устройство монтируется рядом с встроенным кулером на видеокарте.
    7. Конструкция крепится металлическими уголками и обычными гайками.

    Если во время работы кондиционера замечаются сильные посторонние шумы, другие нехарактерные звуки — он проверяется на работоспособность мультиметром.

    Генератор пельтье своими руками

    Самостоятельно собрать подобный прибор не так и сложно. Генератор пельтье своими руками имеет свои особенности: производительность собранного устройства поднимается на 10% за счет большего охлаждения мотора, но нагревать основные комплектующие до показателя свыше 200 градусов не рекомендуется. Прибор выдерживает максимальную нагрузку в 30А, а его сопротивление способно составлять 4Ом благодаря большему количеству проводников (рисунок 5).

    Стоит помнить, что генератор на элементах пельтье своими руками:

    1. Имеет температурное отклонение в системе, примерно равное 13 градусам.
    2. В большинстве случаев сборки и разборки конструкции, статор им не мешает.
    3. Модуль крепится непосредственно к ротору, для чего нужно отсоединять центральный вал.
    4. Во избежание нагрева роторной обмотки от индуктора, следует использовать керамические пластины.

    Теплогенератор на пельтье своими руками собирается из двух пластин 10*10см, толщиной в 1мм, закрепленных термопастой, которые закрывают собой четыре искомых модуля. Поверх них ставится консервная банка или любая другая емкость для розжига огня, которая обеспечит 170-180 градусов. К нижней части одной из пластин прикрепляется при помощи винтов медный или алюминиевый радиатор. К нему присоединяется еще одна пластинка 20*12см, к которой крепится еще одна такая деталь. На нее устанавливается заводской кожух от аккумулятора, к которому припаивается разъем для зарядки смартфона.

    Осушитель пельтье своими руками

    В отличие от того же кондиционера, реализация этой идеи вполне себя оправдывает. Осушитель пельтье своими руками имеет простую конструкцию и низкую себестоимость, а его охлаждающий модуль понижает температуру радиатора ниже точки росы, что приводит к оседанию на нем влаги, содержащейся в воздухе, проходящем через прибор. Далее — осевшая вода отправляется в специальный накопитель (рисунок 6).

    Осушитель воздуха своими руками пельтье:

    1. Подключается без проблем — на провода выходов подается постоянное напряжение, величина которого прописана в его даташит.
    2. Имеет стандартную полярность — красный проводок идет на плюс, черный — на минус, если их перепутать охлаждаемая и нагреваемая поверхности поменяются местами.
    3. Проверяется тактильно — при подключении к источнику напряжения одна сторона будет холодной, вторая — теплой.
    4. Если источника тока поблизости нет — подключаем щупы к выводам модуля и подносим зажженную спичку или зажигалку к одной из сторон, наблюдаем за показаниями прибора.

    Как подключить элементы пельтье на модуле

    Модуль пельтье своими руками имеет следующие нюансы подключения:

    1. Первый токопроводящий провод монтируется у нижнего основания конструкции.
    2. Он фиксируется возле крайнего проводящего звена.
    3. При этом стоит избегать любых соприкосновений с металлической деталью.
    4. Далее крепится второй такой проводок в верхней части.
    5. Его фиксируют аналогично предыдущему.

    Тестируем модуль пельтье, собранный своими руками

    Как показывает пельтье своими руками видео, для теста необходимо:

    1. Перед пуском стоит устранить любые сторонние соприкосновения с металлической деталью и проверить надежность крепления проводов, качество пайки схем.
    2. Функциональность готового устройства, проверенного на предмет технических несоответствий, проверяется тестером.
    3. Прибору присоединяется два проводка и проверяется вольтаж — отклонения напряжения будут составлять примерно 23В.
    4. Если в результате, одна из сторон отдает тепло, а другая остается холодной, то ваша конструкция собрана верно.

    Читайте также: