Peltier moduli: xususiyatlari

Termokupl (Peltier moduli) termokuplning ta'siriga qarama-qarshi printsipda ishlaydi, elektr tokining oqishi natijasida harorat farqi paydo bo'ladi.

Peltier elementi qanday ishlaydi?

Peltier modulini ishlatish juda oddiy, uning printsipi oqim o'tgan vaqtida turli materiallar bilan aloqa qilish paytidagi issiqlikni olish yoki so'rib olishdir . Aloqa oldin va keyin elektronlar energiya oqimining zichligi boshqacha. Chiqish kam bo'lsa, unda issiqlik bor. Kontaktli elektronlar elektr maydoni tomonidan sekinlashganda, ular kinetik energiyani kristal panjaraga o'tkazadilar va uni isitadi. Agar ular tezlashtirilsa, issiqlik so'riladi. Buning sababi shundaki, energiyaning bir qismi kristalli to'siqdan olinadi va sovutish sodir bo'ladi.

Ko'p jihatdan, ushbu hodisa yarimo'tkazgichlarga xosdir, bu esa katta farq bilan izohlanadi.

Ilovasi bizning tadqiqimiz mavzusi bo'lgan Peltier moduli termoelektrik sovutish qurilmalarini (TEM) ishlab chiqishda qo'llaniladi. Ularning eng oddiylari mis kontaklari orqali ketma-ket bog'liq bo'lgan p va n turdagi ikkita yarimo'tkazgichlardan iborat.

Elektronlar yarimo'tkazgich "p" dan "n" ga harakat qilsalar, ular metall ko'prik bilan birinchi o'tishda ular energiyani chiqarish bilan birlashadilar. Yarimo'tkazgich "p" dan mis o'tkazgichiga keyingi o'tish elektr maydonchasi orqali kontakt orqali elektronlarni "tortib olish" bilan birga keladi. Ushbu jarayon energiyani so'rib olish va kontakt atrofidagi maydonni sovutishga olib keladi. Xuddi shunday, jarayonlar ham keyingi o'tishlarda sodir bo'ladi.

Har xil parallel samolyotlarda qizdirilgan va sovutilgan kontaktlarning o'rnatilishi bilan, usulning amaliy tadbiq qilinishi ta'minlanadi. Yarimo'tkazgichlar selen, vismut, surma yoki tolalardan tayyorlanadi. Peltier moduli seramika nitridi yoki alyuminiy plitalari orasiga joylashtirilgan ko'plab termokupllarni o'z ichiga oladi.

TEM samaradorligiga ta'sir qiluvchi omillar

• Hozirgi kuch.
• Termojuftlar soni (bir necha yuzgacha).
• Yarıiletkenlerin turlari.
• Sovutish tezligi.

Past rentabellik (5-8%) va katta xarajatlar tufayli katta qadriyatlarga erishilmadi. TEMning muvaffaqiyatli ishlashi uchun isitish tomondan samarali isitishni ta'minlash kerak. Bu usulning amaliy tadbiri bilan bog'liq qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Polaritni o'zgartirsangiz, sovuq va issiq tomonlar bir-birlari bilan o'zgaradi.

Modullarning afzalliklari va kamchiliklari

Tempga bo'lgan ehtiyoj miniatyurani sovutish tizimini talab qiluvchi elektron qurilmalarning paydo bo'lishi bilan namoyon bo'ldi. Modulning afzalliklari:

• Kompaktlik;
• Mobil aloqa yo'qligi;
• Peltier moduli kutupluluğun farqli ravishda döndürüldüğü bir teskari tamoyilga ega;
• Quvvatni kuchaytirish uchun kaskadli aloqalarning soddaligi.

Modulning asosiy kamchiliklari past samaradorlikdir. Bu kerakli sovutish samarasiga erishilganda ko'p miqdorda kuchga ega. Bundan tashqari, u juda qimmatga tushadi.

TEM dasturi

Peltier moduli asosan chiplarni va kichik qismlarni sovutish uchun ishlatiladi. Harbiy texnika elementlarini sovutish uchun boshlang'ich:

• Mikroto'lqinlar;
• Infraqizil datchiklar;
• Lazer elementlari;
• Kvarts generatorlari.

Peltier termoelektrik moduli asta-sekin uy-ro'zg'or asboblarida: muzlatgichlar, konditsionerlar, generatorlar, termostatlar yaratishda qo'llanila boshlandi. Uning asosiy maqsadi kichik narsalarni sovutishdir.

CPU sovutish

Kompyuterlarning asosiy komponentlari doimo takomillashtirilib, bu issiqlik tarqalishining oshishiga olib keladi. Ular bilan birga sovutish tizimlari innovatsion texnologiyalardan foydalangan holda, zamonaviy boshqaruv vositalaridan foydalanib ishlab chiqilgan. Ushbu sohadagi Peltier modulining qo'llanilishi asosan mikrosxemalar va boshqa radio komponentlarni sovutishda topilgan. Mikroişlemcilerin haddan tashqari tezlashtirilgan usullari bilan an'anaviy sovutgichlar endi bartaraf etilmaydi. Va protsessorlarning chastotasini ko'paytirish tezligini oshirishga imkon beradi.

Fanning tezligini oshirish muhim shovqinga olib keladi. Peltier modulini estrodiol sovutish tizimida qo'llash orqali bartaraf etiladi. Shu tariqa yetakchi kompaniyalar tezda sovitkichli sovutish tizimlarini ishlab chiqarishni o'zlashtirib olishdi.

Processorlarda issiqlik odatda sovutgichlar tomonidan beriladi. Havo oqimi tashqaridan yoki tizim birliklaridan ichkaridan so'rilishi mumkin. Asosiy muammo shundaki, havo harorati sovitgich uchun ba'zan etarli emas. Shuning uchun TEMlar tizim birliklariga kiradigan havo oqimini sovutish uchun ishlatildi va shu bilan issiqlik almashinuvi samaradorligini oshirdi. Shunday qilib, o'rnatilgan konditsioner an'anaviy kompyuter sovutish tizimining yordamchisi hisoblanadi.

Modulning har ikki tomonida alyumin radiator o'rnatilgan. Sovutgichning yon tomonida havo sovutish uchun protsessorga pompalanadi. Issiqlikni olib tashlaganidan keyin yana bir üfleyici, modulning issiq plakasının issiqlik qabul qiluvchisi orqali uriladi.

Zamonaviy temperatura sovutish darajasini protsessor isitgichi bilan proportsional bo'lgan harorat sensori bo'lgan elektron qurilma tomonidan nazorat qilinadi.

Protsessor sovutishni faollashtirish ham ba'zi muammolar keltirib chiqaradi.

1. Oddiy Peltier sovutish modullari doimiy ishlash uchun mo'ljallangan. Kam quvvat sarfini kamaytirganda, issiqlik tarqalishi ham kamayadi, bu esa kristalli overcooling va keyingi CPU osib qo'yishiga olib kelishi mumkin.
2. Agar sovutgich va muzlatgich ishi to'g'ri muvofiqlashtirilmagan bo'lsa, u sovutish o'rniga isitish rejimiga o'tishi mumkin. Qo'shimcha issiqlik manbai protsessorni haddan tashqari qizib ketishiga olib keladi.

Shunday qilib, zamonaviy protsessorlar modullarning o'zlarini boshqarish bilan ilg'or sovutish texnologiyasiga muhtoj. Operatsion rejimlarida shunga o'xshash o'zgarishlar video kartochkalarida ham yuz bermaydi, bu esa intensiv sovutishni talab qiladi. Shuning uchun, TEM ular uchun idealdir.

O'z qo'llari bilan avtomatik sovutgich

O'tgan asrning o'rtalarida mahalliy sanoat Peltier ta'siri asosida kichik muzlatkichlar ishlab chiqarishni o'zlashtirishga harakat qildi. Bu vaqtning mavjud texnologiyalari bunga yo'l bermadi. Endi to'xtatib turuvchi narsa asosan yuqori narxga ega, ammo urinishlar davom etmoqda va muvaffaqiyatga erishildi.

Termoelektrik qurilmalarning keng ishlab chiqarilishi o'z qo'llaringiz bilan mashinalarda foydalanish uchun qulay bo'lgan kichik onini yaratish imkonini beradi. Uning asoslari quyidagicha "sandviç" hisoblanadi.

1. Yuqori radiatorga KPT-8 tipidagi issiqlik o'tkazgichli pasta qatlami qo'llaniladi va keramik yuzaning bir tomonida Peltier moduli yopishadi.
2. Xuddi shunday, uning pastki qismidan sovutgich kamerasiga joylashtirish uchun mo'ljallangan boshqa radyator o'rnatilgan.
3. Barcha qurilma qattiq siqilgan va 4-5 soat davomida quritilgan.
4. Ikkala radiatorda ham sovutgichlar o'rnatiladi: yuqori qismi issiqlikni o'chiradi va pastki qism - muzlatgich qismidagi haroratni tenglashtiradi.

Sovutgich tanasi ichidagi issiqlik izolyatorli liner bilan ishlangan. Bu mahkam yopiq bo'lishi muhim ahamiyatga ega. Buni amalga oshirish uchun an'anaviy plastik asbob qutisini foydalanishingiz mumkin.

12 V besleme tizimi avtomobil tizimidan taqdim etiladi. 220 V AC elektr tarmog'idan quvvat manbai bilan ishlating. ACni DC ga aylantirish sxemasi eng oddiy hisoblanadi. U rektifikaciyali ko'prik va pulsatsiyalashtiruvchi kondensatorni o'z ichiga oladi. Nominal qiymatning 5% dan oshmasligi muhim, aks holda qurilma samaradorligi kamayadi. Modulda rangli simlarning ikkita terminali mavjud. Qizilga har doim "ortiqcha", qora - "minus" ulanadi.

TEMning kuchi qutining hajmiga mos kelishi kerak. Belgining dastlabki 3 ta belgisi modul (49-127 va undan ortiq) ichida yarimo'tkazuvchi iz elementlarning juftligini bildiradi. Hozirgi kuch markirovkaning so'nggi ikki soni bilan ifodalanadi (3 dan 15 Agacha). Quvvat etarli bo'lmasa, siz radiatorlar ustida boshqa modulni yopishtirishingiz kerak.

E'tibor bering! Agar oqim elementning kuchini oshirsa, u har ikki tomonni ham qiziydi va tezda ishdan chiqadi.

Peltier moduli: elektr energiyasini ishlab chiqaruvchi

TEM elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Buning uchun plitalar orasidagi issiqlik farqi hosil qiling va ular orasida joylashgan termokupllar elektr toki ishlab chiqaradi.

Amaliy foydalanish uchun siz kamida 5 V. TEMga ega bo'lishingiz kerak. So'ng u mobil telefonni zaryadlash uchun ishlatilishi mumkin. Peltier modulining past samaradorligi tufayli, DC-to-DC konverter kerak. Jenerani qurish uchun sizga kerak bo'ladi:

• 40 x 40 mm plastinkalar bilan 2 modul Peltier TES1-12705;
• EK-1674 konvertori;
• Qalinligi 3 mm bo'lgan alyuminiy plitalar;
• Suv uchun pan;
• Issiqlikka chidamli yopishtiruvchi.

Plitalar o'rtasida elimdagi ikkita modul joylashtiriladi, so'ngra butun tuzilish idishning pastki qismiga o'rnatiladi. Agar u suv bilan to'ldirilsa va olovga qo'yilsa, siz taxminan 1,5 V ga teng EMF hosil qiladigan zarur harorat farqi olasiz. Modullarni kuchlanish konverteriga ulab, telefon batareyasini zaryad qilish uchun zarur bo'lgan 5 V kuchlanishni oshirish mumkin.

Suv va pastroq isitiladigan plastinaning temperatura farqi shunchalik katta bo'lsa, generator yanada samarali bo'ladi. Shuning uchun suvni isitishni har xil yo'llar bilan kamaytirishga harakat qilishimiz kerak: uni oqizish, tez-tez yangi va hokazolar bilan almashtirish. Haroratning farqlanishini oshirishning samarali vositasi modullarni bir-birining ustki qismiga qo'shib qo'yilganda bosib o'tadi. Qurilmaning umumiy o'lchamlarini oshirish siz plitalar orasida ko'proq plitalar qo'yish va shu bilan jami quvvatni oshirish imkonini beradi.

Jeneratör quvvati kichik batareyalar, LED lampalar yoki radio qabul qilish uchun etarli bo'ladi. E'tibor bering! Termal generatorlarni yaratish uchun sizga 300-400 ⁰ C darajasida ishlaydigan modul kerak! Qolganlari faqat sinov sinovlari uchun javob beradi.

Boshqa muqobil energiya vositalaridan farqli o'laroq, ular katalitik isitgich kabi biror narsa yaratganda, ular haydash paytida ishlay olishadi.

Mahalliy Peltier modullari

TEM ishlab chiqarish bizning bozorda juda qadimdan paydo bo'lgan. Ular juda ishonchli va yaxshi xususiyatlarga ega. Yuqori talabga ega bo'lgan Peltier moduli 40x40 mm o'lchovni tashkil qiladi. 6 A maksimal tokiga va 15 V gacha bo'lgan kuchlanish uchun mo'ljallangan.

Mahalliy Peltier modulini kichik narxga sotib olish mumkin. 85 vatt quvvat sarfi bilan 60 ^° S haroratda pasayadi. Sovutuvchi bilan birgalikda protsessorni 40 Watt kuchayadigan quvvat bilan himoyalashga qodir.

Etakchi kompaniyalar modullarining xususiyatlari

Chet qurilma bozorda kengroq turdagi mahsulotlarga ega. Etakchi kompaniyalarning protsessorlarini himoya qilish uchun Peltier moduli fanati bilan $ 35 bo'lgan RAX56V sovutgichi sifatida ishlatiladi.

30x30 mm o'lchamli, u protsessor harorati 16V dan yuqori bo'lmagan 63 ^° S dan yuqori emas. Etarlicha kuchlanish 5 V bo'lishi va oqim 1,5 A dan oshmasligi kerak.

40 Vt quvvatga ega bo'lgan oddiy harorat rejimini ta'minlovchi Peltier PA6EXV moduli protsessorni sovutish uchun juda mos keladi. Modulning maydoni 40x40 mm, oqim sarfi 8 ga teng. Uning ta'sirchan o'lchamlariga qo'shimcha ravishda - 60x60x52.5 mm (foniy bilan birga) - qurilma atrofida bo'sh joy talab qiladi. Uning narxi 65 dollar.

Peltier moduli ishlatilganda, Peltier modulining texnik xususiyatlari sovutilgan qurilmalarning ehtiyojlariga muvofiq bo'lishi kerak. Ularning harorati past bo'lishiga yo'l qo'yilmaydi. Bu esa elektronga zararli ta'sir ko'rsatadigan namlikning kondensatsiyasiga olib kelishi mumkin.

TES1-12706, TES1-12709 kabi generatorlar ishlab chiqarish uchun modullar yuqori navli - 72 Vt va 108 Vt bilan tavsiflanadi. Ular har doim issiq tomonga qo'llaniladigan belgilar bilan ajralib turadilar. Issiq tomonning maksimal ruxsat etilgan harorati 150-160 ^° S gacha. Plitalar orasidagi issiqlik farqi qanchalik katta bo'lsa, chiqadigan kuchlanish qancha yuqori bo'lsa. Qurilma maksimal harorat 600 ^° C ^{darajasida ishlaydi} .

Peltier modulini arzon narxda xarid qilish mumkin - taxminan $ 10 yoki undan kamroq. Ko'pincha sotuvchilar sotish narxini sezilarli darajada oshirib yuborishadi, biroq sotishdan sotib olsangiz, bir necha marta arzonroq bo'ladi.

Xulosa

Peltier effekti bugungi kunda zamonaviy texnologiya talab qiladigan kichik muzlatgichlarni yaratishda qo'llaniladi. Jarayonning qaytuvchanligi elektron asboblarni zaryad qilish uchun talab qilinadigan mikroelektrostantsiyalarni ishlab chiqarish imkonini beradi.

Boshqa muqobil energiya vositalaridan farqli o'laroq, katalitik isitgich o'rnatilgan bo'lsa, ular haydash paytida ishlay olishi mumkin.