Ti sei mai chiesto di avere un piccolo frigorifero portatile per rinfrescare acqua, bevande e succhi durante le tue uscite estive?
La refrigerazione AC è il modo più comune per raffreddare in un frigorifero o in una stanza. Ma questo è un processo pesante, che richiede una quantità significativa di energia elettrica e hardware elettrico ingombrante per svolgere questo compito.
Fortunatamente, è possibile realizzare un frigorifero che mantenga il cibo fresco utilizzando una batteria CC portatile e qualcosa chiamato effetto Peltier.
Cos'è l'effetto Peltier?
I dispositivi di raffreddamento termoelettrici o dispositivi a effetto Peltier sono dispositivi relativamente in miniatura utilizzati per il raffreddamento o il riscaldamento. I dispositivi Peltier utilizzano CC (corrente continua) per il raffreddamento, a differenza dei frigoriferi o condizionatori d'aria convenzionali che utilizzano corrente CA. L'effetto Peltier è un processo in cui, se la corrente continua viene fatta passare attraverso un circuito avente due conduttori di diverso materiali, il calore da una giunzione viene rimosso, facendola diventare fredda, e l'altra giunzione assorbe il calore, facendolo diventare diventare caldo.
Si può anche osservare che se si inverte la polarità della corrente, la giunzione che prima era fredda diventa calda; mentre la giunzione che era calda prima di invertire la polarità della corrente, diventa fredda.
Utilizzo di dispositivi Peltier termoelettrici per il controllo della temperatura
Il fenomeno di cui sopra crea l'opportunità di progettare un dispositivo in grado di estrarre e rimuovere il calore. Se si posiziona la giunzione più fredda sulla superficie calda o sul dispositivo da cui è necessario estrarre il calore e la giunzione più calda va avanti radiatore, puoi mantenere fresca la superficie o il dispositivo. Non solo, ma puoi mantenere una temperatura ottimale costante per buone prestazioni.
Come costruire un mini frigorifero DC
Utilizzeremo il concetto sopra menzionato per progettare un frigorifero DC. Un mini frigorifero è il progetto di destinazione, tuttavia, può essere ridimensionato in un frigorifero di medie dimensioni utilizzando più dispositivi a effetto Peltier utilizzando la stessa tecnica.
Di cosa avrai bisogno
L'attrezzatura necessaria è la seguente: -
- Un modulo Peltier (TEC1-12706) con fili collegati.
- Due dissipatori di calore.
- Una batteria da 12 V CC o un alimentatore CC.
- Una scatola (l'interno dovrebbe essere materiale termicamente non conduttivo come legno, cartone o polistirolo)
- Due Ventole Delta elettronica FFB0412HN su alette dissipatore per convezione forzata
- Pasta termica
- Cavi elettrici
Il dispositivo Peltier di raffreddamento termoelettrico che stiamo usando qui è un dispositivo operativo CC con una tensione operativa ottimale di 12 V CC che richiede quasi 6 A di corrente (72 W). La tensione di esercizio non deve superare i 15 V CC. Non accendere il dispositivo Peltier senza un dissipatore di calore. Se viene utilizzato anche solo momentaneamente, può superare la temperatura massima di esercizio della giunzione del dispositivo e provocare un degrado delle prestazioni o un guasto completo del dispositivo.
Passaggio 1: preparare la scatola
Ora prendi una scatola vuota di materiale termoisolante. Per questa dimostrazione abbiamo usato del cartone. Realizzare un foro o una cavità in base alle dimensioni del dispositivo Peltier TEC1-12706 (ovvero 40 mm x 40 mm) per il design del mini-frigorifero. Posiziona il dispositivo Peltier proprio sulla cavità che hai creato nella scatola
Passaggio 2: posizionare i dissipatori di calore sul dispositivo Peltier
Ora posiziona i dissipatori di calore su entrambe le giunzioni del dispositivo Peltier. Ogni giunzione del dispositivo Peltier è collegata al dissipatore di calore utilizzando pasta termica altamente conduttiva. La pasta termica garantisce un flusso di calore regolare tra ciascuna giunzione Peltier e la piastra di base del dissipatore di calore, mentre non permettendo alla giunzione calda di diventare troppo calda e alla giunzione fredda di diventare troppo fredda per danneggiarsi giunzione.
Il dissipatore di calore aumenta l'efficienza del dispositivo Peltier mantenendo regolarmente il flusso d'aria. Questo perché lo scambio di calore tra l'aria ambiente e il dispositivo Peltier è aumentato a causa dell'ampia superficie area offerta dal dissipatore di calore per l'estrazione del calore dalla giunzione interna e la rimozione del calore attraverso l'esterno giunzione. Per una buona progettazione si consigliano dissipatori con alette più grandi e superficie maggiore.
Passaggio 3: collegare i fan
Ora attacca la tua scelta di ventilatore su ciascuna aletta del dissipatore di calore. La convezione forzata fornita dalla ventola aumenta la velocità del flusso d'aria attraverso le alette del dissipatore di calore, consentendo una maggiore estrazione del calore.
Le ventole utilizzate in questo progetto sono brushless da 12 V CC (Delta electronics FFB0412HN) con flusso d'aria di 10,6 cfm. Ogni ventola consuma meno di un watt di potenza dalla batteria. Tuttavia, è possibile utilizzare una ventola con più flusso d'aria per prestazioni migliori.
Fare attenzione a non collegare le giunzioni del dispositivo attraverso un'interfaccia metallica come una vite montata su dissipatori di calore, per evitare di cortocircuitare le giunzioni termiche. Ciò può comportare un degrado significativo delle prestazioni del frigorifero del dispositivo Peltier, poiché il flusso di calore può ottenere il percorso più breve attraverso la vite metallica, ecc.
Nel caso in cui non sia possibile montare le viti a causa di un cortocircuito termico tra due dissipatori di calore, è possibile utilizzare la colla per fissare i dissipatori di calore alla scatola. Tuttavia, è obbligatorio utilizzare pasta per dissipatore di calore tra un dissipatore di calore e il dispositivo Peltier.
Fase 4: Accendere utilizzando 12 VDC
Ora collega le giunzioni del dispositivo Peltier e i fili delle ventole con una batteria da 12 VDC. La batteria deve avere la capacità di corrente per fornire una corrente CC di 7A. Una batteria da 10Ah o più è sufficiente per questo singolo modulo Peltier con ventole. Impostare la polarità di tensione delle giunzioni del dispositivo in modo tale che il lato interno della scatola si raffreddi e il lato esterno si scaldi, estraendo il calore dalla scatola per il raffreddamento.
Ora unisci i fili con la batteria per consentire al dispositivo di prendere corrente. Osservare attentamente la corrente assorbita dalla batteria. Dovrebbe rientrare nei limiti specificati dal produttore del dispositivo Peltier. Consentire al sistema di prendere corrente per un po' di tempo e osservare le tensioni e la corrente per i limiti di sicurezza.
Dopo qualche istante, sentirai l'aria più fredda all'interno della scatola. Puoi aggiungere bottiglie d'acqua e succhi per mantenerli freschi. Ora copri la scatola per usarla come mini-frigo. Per un funzionamento affidabile, puoi aggiungere un termoregolatore per proteggere il dispositivo Peltier dal superamento dei limiti operativi.
Hai creato il tuo mini frigorifero fai-da-te
Ora puoi costruirti un mini frigorifero usando i dispositivi Peltier e alcuni altri semplici componenti. I moduli ad effetto Peltier possono essere utilizzati anche per il controllo della temperatura per applicazioni come il raffreddamento dispositivi elettronici, circuiti e sistemi in cui è presente un sistema di raffreddamento leggero e a basso costo necessario.
