Har du någonsin undrat över att ha ett litet bärbart kylskåp för att kyla vatten, drycker och juicer under dina sommarutflykter?
AC Refrigeration är det vanligaste sättet att kyla i ett kylskåp eller ett rum. Men det här är en tung process, som kräver en betydande mängd elektrisk kraft och skrymmande elektrisk hårdvara för att utföra denna uppgift.
Lyckligtvis är det möjligt att göra ett kylskåp som håller maten sval med hjälp av ett bärbart DC-batteri och något som kallas Peltier-effekten.
Vad är Peltier-effekten?
Termoelektriska kylare eller Peltier-effektanordningar är jämförelsevis miniatyranordningar som används för kylning eller uppvärmning. Peltier-enheter använder DC (likström) för kylning, till skillnad från konventionella kylskåp eller luftkonditioneringsapparater som använder växelström. Peltier-effekten är en process där, om likström passerar genom en krets som har två olika ledare material, värme från en korsning avlägsnas, vilket gör att den blir kall, och den andra korsningen absorberar värme, vilket gör att den upphettas.
Det kan också observeras att om polariteten hos strömmen vänds, blir den korsning som tidigare var kall varm; medan korsningen som var varm innan den ändrade strömpolariteten, blir kall.
Använder termoelektriska Peltier-enheter för temperaturkontroll
Ovanstående fenomen skapar en möjlighet att designa en enhet som kan extrahera och ta bort värme. Om du placerar den kallare korsningen på den heta ytan eller enheten från vilken värme krävs för att utvinnas, och den hetare korsningen går på en kylfläns, kan du hålla ytan eller enheten sval. Inte bara det, men du kan bibehålla en kontinuerlig optimal temperatur för bra prestanda.
Hur man bygger ett Mini DC-kylskåp
Vi kommer att använda konceptet ovan för att designa ett DC-kylskåp. Ett minikylskåp är måldesignen, men det kan skalas till ett medelstort kylskåp med hjälp av flera Peltier-effektenheter med samma teknik.
Vad du kommer att behöva
Utrustningen som behövs är följande:
- En Peltier-modul (TEC1-12706) med anslutna kablar.
- Två kylflänsar.
- Ett 12 V DC-batteri eller DC-strömförsörjning.
- En låda (intern bör vara termiskt icke-ledande material som trä, kartong eller frigolit)
- Två fläktar Delta electronics FFB0412HN på kylflänsar för forcerad konvektion
- Kylpasta
- Elektriska kablar
Den termoelektriska kylande Peltier-enheten vi använder här är en DC-driftsenhet med en optimal driftspänning på 12VDC som tar nästan 6A ström (72W). Driftspänningen bör inte överstiga 15 VDC. Slå inte på Peltier-enheten utan kylfläns. Om den används även tillfälligt kan den överstiga den maximala driftstemperaturen för enhetsövergången och resultera i prestandaförsämring eller fullständigt fel på enheten.
Steg 1: Förbered lådan
Ta nu en tom låda med värmeisolerande material. För denna demonstration använde vi kartong. Gör ett hål eller hålrum enligt måtten på Peltier-enheten TEC1-12706 (dvs. 40 mm x 40 mm) för design av minikylskåp. Placera Peltier-enheten direkt på håligheten du skapade i lådan
Steg 2: Placera kylflänsar på Peltier-enheten
Placera nu kylflänsar på båda kopplingarna på Peltier-enheten. Varje korsning av Peltier-enheten är fäst vid kylflänsen med högledande termisk pasta. Termisk pasta säkerställer ett jämnt värmeflöde mellan varje Peltier-övergång och kylflänsbasplatta, medan inte låta den varma korsningen bli för varm och den kalla korsningen bli för kall för att skada heller korsning.
Kylflänsen ökar effektiviteten hos Peltier-enheten genom att regelbundet upprätthålla luftflödet. Detta beror på att värmeväxlingen mellan omgivande luft och Peltier-anordningen ökar på grund av den stora ytan område som erbjuds av kylflänsen för värmeuttag från den inre kopplingen och värmeavlägsnande genom den yttre korsning. För en bra design rekommenderas kylflänsar med större fenor och större yta.
Steg 3: Fäst fläktar
Bifoga nu ditt val av fläkt på varje kylfläns. Forcerad konvektion från fläkten ökar luftflödeshastigheten genom kylflänsarna, vilket möjliggör mer värmeuttag.
Fläktarna som används i detta projekt är 12VDC borstlösa (Delta electronics FFB0412HN) med luftflöde på 10,6 cfm. Varje fläkt förbrukar mindre än en watt ström från batteriet. Däremot kan man använda en fläkt med mer luftflöde för bättre prestanda.
Var noga med att inte ansluta enhetens kopplingar genom ett metallgränssnitt som en skruv monterad på kylflänsar, för att undvika kortslutning av termiska kopplingar. Detta kan resultera i betydande försämring av prestanda hos Peltier-enhetskylskåpet, eftersom värmeflödet kan få den kortaste vägen genom metallskruven, etc.
Om skruvar inte kan monteras på grund av termisk kortslutning mellan två kylflänsar, kan du använda lim för att fästa kylflänsar på lådan. Det är dock obligatoriskt att använda kylflänspasta mellan en kylfläns och Peltier-enheten.
Steg 4: Starta med 12 VDC
Anslut nu kopplingarna till Peltier-enheten och kablarna till fläktarna med ett 12 VDC-batteri. Batteriet måste ha strömkapaciteten för att ge en 7A DC-ström. Ett batteri på 10Ah eller mer är tillräckligt för denna enda Peltier-modul med fläktar. Ställ in spänningspolariteten för enhetsövergångar så att insidan av lådan blir kallare och utsidan blir varm, vilket tar bort värmen ur lådan för kylning.
Förbind nu kablarna med batteriet så att enheten kan ta ström. Observera noga strömmen som dras från batteriet. Det bör ligga inom de gränser som anges av Peltier-enhetstillverkaren. Låt systemet ta ström under en tid och observera spänningarna och strömmen för säkra gränser.
Efter några ögonblick kommer du att känna den kallare luften inuti lådan. Du kan lägga till vattenflaskor och juice för att hålla dem svala. Täck nu lådan för användning som minikyl. För pålitlig drift kan du lägg till en temperaturregulator för att skydda Peltier-enheten från att överskrida driftsgränserna.
Du har gjort ditt eget DIY-minikylskåp
Nu kan du bygga ett minikylskåp själv med hjälp av Peltier-enheterna och några andra enkla komponenter. Peltier-effektmoduler kan också användas för temperaturkontroll för applikationer som kylning elektroniska enheter, kretsar och system där ett lågbudget och lätt kylsystem är nödvändig.