Авторизация






Забыли пароль?
Ещё не зарегистрированы? Регистрация

Реклама 2

Главная arrow Самоделки arrow Радиоэлектронные устройства arrow Термогенератор на модуле Пельтье
Термогенератор на модуле Пельтье Печать E-mail
Автор Проект CrashPlanet.ru   

 Проблема с электроэнергией в период постапокалипсиса будет весьма большая. Естественно устройство, рассмотренное  дальше необходимо сделать заранее  и положить в свой аварийный комплект (НАЗ). Так же устройство будет полезно любителям туристических походов и просто любителям отдыха на природе. 

Речь пойдет о комбинированном устройстве, назовем его термогенератор. Данный термогенератор будет преобразовывать энергию  тепла в электричество, конвертировать уровень напряжения и накапливать электроэнергию. Источником тепла может служить костер, яркое солнце и т.д. Изделие будет, как сразу отдавать энергию в нагрузку, так и если в этом нет необходимости, то накапливать ее. 

С помощью этой штуковины можно заряжать портативную электротехнику, такую как: мобильный телефон, фотоаппарат, GPS – навигатор, КПК, рации и т.д.

Также можно питать маломощный радиоприемник или светодиодное освещение палатки, ведь костер в ней не разведешь.

Радиолюбители хорошо знают, что такое модуль Пельтье. Для тех кто не в теме, малость теории. Модуль Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. Модуль Пельтье состоит из множества пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа. Смотрим на рисунке.элемент Пельтье

Проще говоря, если пропустить через этот модуль электрический ток, то одна его сторона сильно нагреется, а другая в свою очередь сильно охладиться. Разница температур может составить десятки градусов.  Так же модуль Пельтье работает и наоборот, то есть если одну его сторону нагревать, а другую охлаждать(создать между ними разность температур), то можно получить электричество. Этот модуль мы и будем использовать при изготовлении термогенератора.

устройство модуля Пельтье 

Так же я решил добавить в устройство еще одну опцию. На улице можно найти много отработанных батареек. Устройства уже отказываются на них работать, но эти батарейки еще способны выдавать какое-то напряжение. Наше устройство будет выкачивать из них все что можно и нельзя. 

Термогенератор о котором идет речь состоит из двух основных частей это непосредственно преобразователь тепла в электричество на модуле Пельтье, назовем его костровой модуль и конвертер напряжения .  Дело в том,  что напряжение выдаваемое модулем Пельтье будет на много ниже необходимого для работы или зарядки аккумулятора какого либо устройства.  Кроме того, оно (напряжение) будет постоянно колебаться. Эту задачу и будет решать конвертер напряжения.  Он будет повышать напряжение, выдаваемое костровым модулем или подсевшей батарейкой, до 5 вольт и держать его стабильно на этом уровне, не зависимо от входного напряжения.

Собираем костровой модуль. 

Главный элемент кострового модуля – это конечно же модуль Пельтье. Я использовал модуль  ТВ-199-1.4-1.15 DRIFT-1.15 от “Криотерм”  покупал в Микронике (в Санкт-Петербурге) за 1200 рублей.  На самом модуле не было, ни какой маркировки, просто чистые, белые поверхности. Кстати  “Криотерм” (kryotherm.ru) еще выпускает специализированные модули специально для генерации электричества, но я такой не нашел.  Такой генераторный модуль содержит в названии абривиатуру  ТGM.  ТGM - термоэлектрический генераторный модуль. Выбирайте модуль с большим количеством элементов и с подходящим током.

Китайские модули работают хуже! Но у них заманчивая стоимость (около 300 руб.), у них  низкий КПД.

модуль Пельтье Выбранный мной ТВ-199-1.4-1.15 DRIFT-1.15,  содержит 199 составных элементов, рассчитан на ток 7,9 ампер и имеет размеры 40 на 40 миллиметров. Модель относиться к высокоэффективным однокаскадным термоэлектрическим модулям.

Используем два алюминиевых пластинчатых радиатора. По возможности можно использовать медные. Только не забывайте, что медь окисляется больше чем алюминий, а использоваться изделие будет в суровых условиях природы. Если радиатор окислиться там, где к нему прилегает модуль Пельтье, то тепловой контакт ухудшиться и КПД изделия упадет.

радиатор нагрева Один радиатор для концентрации тепла, проще говоря нагрева, устанавливается с одной стороны модуля Пельтье.  Он имеет горизонтальное оребрение.  Оребрение увеличивает площадь радиатора, уменьшая итоговые габариты. Горизонтальность оребрения препятствует конвекции воздуха, усиливая нагрев радиатора.

радиатор охлаждения Другой  радиатор для охлаждения, устанавливается на другую сторону модуля Пельтье, и имеет вертикальное оребрение. Вертикальное оребрение в свою очередь облегчает конвекцию воздуха между пластинами, усиливая охлаждение радиатора.

Для тех кто в танке отдельно сообщаю, что способность радиатора отдавать(принемать) тепло при прочих равных параметрах зависит от его площади.

алсил-3 

Для улучшения теплового контакта между радиаторами и модулем Пельтье наносим тонкие слои термопасты. Я использовал АлСил-3.  Еще можно использовать: отечественную КПТ-8, Titan, Zalman, Fanner, Gigabyte, Thermaltake, Geil или любую другую. Из перечисленных, лучшие результаты примерно одинаковые у АлСил-3 и Thermaltake.

Для крепления радиаторов я применил полоски стеклотекстолита. Можно использовать эбонит или другой материал с низкой теплопроводностью только не метал, чтобы не было прямого теплового контакта между радиаторами.

элементы термогенератора 

Провод взял подлинней, чтобы от костра до укрытия хватало. Костровой модуль располагается возле источника тепла, обычно это костер, а сам конвертор напряжения в укрытии (палатка, шалаш, землянка и т.д.). После установки радиаторов торцы модуля Пельтье покрываем термостойким герметиком. Так же в конструкции использовался Эпоксилин (эпоксидная смола). Прикольная штука, лепиться как пластилин и застывая, превращается в камень.  Эпоксилин имеет температуру эксплуатации от -50 до +150 градусов Цельсия.

На выступающую часть нагревающего радиатора укладываем термоизоляционную прокладку. Я использовал линолеум с утеплителем. Ворсовой стороной к радиатору. Больший размер нагревающего радиатора и термоизоляционная прокладка препятствуют передачи тепла к охлаждающему радиатору.

Одеваем теплостойкий кембрик для защиты провода у самого модуля. Я использовал кембрик от специализированного пожарного провода, которым по новым нормам проводят пожарную сигнализацию. Есть на фото оранжевого цвета.

костровой модуль 

Вот пожалуй и все о костровом модуле. Напоминаю, что он работает от тепла костра. Если костер необходимо затушить, например, чтобы не привлекать внимание за десятки километров к своему месту нахождения, то теоретически устройство можно эксплуатировать на углях из костра.

термогенератор

генератор пельтье 

Если угли из костра сложить в банку и поместить на них костровой модуль, то теоретически электроэнергию можно получать в пути (такой вариант эксплуатации на практике не проверялся).

Делаем конвертер напряжения.

Кроме перечисленных выше способов, от которых работает костровой модуль, конвертер еще будет запускаться от встроенного аккумулятора и от батарейки, в том числе и изрядно севшей. В конвертере будет предусмотрен держатель для пальчиковой батарейки и вход для подключения других батареек большего и меньшего размера, а также прочих источников тока.

Конвертер будет иметь USB разъем для зарядки через него. Все больше современных устройств могут заряжаться от USB разъема. Так же будет другой выход для более удобного подключения прочих потребителей электроэнергии, например, приемника, зарядки для рации, светодиодного светильника и т.д.  

Приблуда будет иметь переключатели для управления режимами работы. max1674eua Выбранная  мной микросхема MAX1674EUA DC-DC преобразователь может работать в двух режимах 5 вольт и 3,3 вольта стабильного напряжения на выходе. Выдает ток до 420мА в режиме 3,3 вольт, в режиме 5 вольт поменьше до 285мА. Минимальное входное напряжение для запуска 0,9 вольт. Продолжает стабильно работать при напряжении на входе 0,7 В.

Максимальный КПД составляет 94%.  Диапазон рабочих температур от  -40°C до  +85°C.

Хотел использовать сначала другие микросхемы. Одну LT1302CS8 на преобразователь для кострового модуля, на больший ток.  Другую NCP1400ASN50T1G для преобразователя от батарейки,  дающую малый ток 100 мА,  но зато запускающуюся при 0,7 вольтах, и продолжающей работу при напряжении на входе 0,2 вольта.  NCP1400ASN50T1G  хороший выбор для маломощного DC-DC преобразователя, если найдете, берите. LT1302CS8 – золотая середина между ценой и мощностью. Есть много лучших микросхем, но они стоят на много дороже. Я этих микросхем в свободной продаже не нашел. Использовал MAX1674EUA довольно хороший выбор. 

Если не нашли этих микросхем также можно использовать: MAX1724EZK50, MAX756EPA+, MAX1675, MAX1676, MAX756CPA, MAX757 или даже отечественную КР1446ПН1  и многие другие.

Ищите в поисковике PDF-ник (даташит) на DC-DC микросхему, которую удалось достать. Вот даташит на MAX1674EUA, который использую я ( www.crashplanet.ru ).

Базовая принципиальная схема.
схема DC-DC max1674

 

R3 и R1 эти резисторы на схеме с нулевым сопротивлением - по сути перемычки. Устанавливается только один. Задает режим работы 5В или 3,3В на выходе DC-DC преобразователя. 

Вариант без MBR0520 в режиме 5В.

 

схема конвертера на max1674

 Микросхема MAX1674EUA в ощем-то не нуждается во внешнем диоде Шоттки (MBR0520 на первой схеме), что позволяет добиться высокого КПД (94%).

 

Вот что пишет об этом производитель: 

 "Хотя это и не требуется, диод Шоттки (например, MBR0520)  рекомендуется при работе на входных напряжениях ниже 1.3В. Внимание, этот диод не дает значительную эффективность."
  

Номинальный выходной ток, не менее, мА

Индуктивность дросселя, мкГн

300

47

120

22

70

10

Наилучший КПД получается при использовании среднего варианта т.е. 22мкГн.  В режиме работы от батарейки это лучший вариант, но в то же время при работе конвертера от кострового модуля лучше сделать выбор в пользу большего тока. 

 

 

Производитель микросхемы рекомендует такие  дроссели

Производитель,
тип дросселя

Индуктивность,
мкГн

Сопротивление обмотки,
Ом

Пиковый ток,
А

Высота,
мм

Coilcraft DT1608C-103

10

0,095

0,7

2,92

Coilcraft DT1608C-153

15

0,200

0,9

2,92

Coilcraft DT1608C-223

22

0,320

0,7

2,92

Coiltronics UP1B-100

10

0,111

1,9

5,0

Coiltronics UP1B-150

15

0,175

1,5

5,0

Coiltronics UP1B-223

22

0,254

1,2

5,0

Murata LQH4N100

10

0,560

0,4

2,6

Murata LQH4N220

22

0,560

0,4

2,6

Sumida CD43-8R2

8,2

0,132

1,26

3,2

Sumida CD43-100

10

0,182

1,15

3,2

Sumida CD54-100

10

0,100

1,44

4,5

Sumida CD54-180

18

0,150

1,23

4,5

Sumida CD54-220

22

0,180

1,11

4,5

 

  Дешевые модули Пельтье заказываем у китайцев здесь с бесплатной доставкой!

  

  Готовый конвертор напряжения с 1 до 5 вольт 600mA берем здесь  за копейки. 


Продолжение статьи про термогенератор читаем здесь.
 

 

При копировании материала статьи прямая индексируемая ссылка на сайт crashplanet.ru обязательна.

 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:


Защитный код
Обновить

« Пред.   След. »