Do czego to służy?
Poniższy artykuł opisuje prosty spo-
sób wykonania małej chłodziarki z uży-
ciem arcyciekawego i owianego mgłą ta-
jemniczości elementu - modułu Peltiera.
Przedstawione podstawowe informacje
umożliwią wykorzystanie modułów Pel-
tiera do wielu ciekawych celów. W na-
stępnym numerze EdW moduły Peltiera
zostaną przystępnie i wyczerpująco opi-
sane w dziale Klub Konstruktorów, a fir-
ma SEMICON udostępni Czytelnikom
EdW kilka takich modułów.
Ogólnie rzecz biorąc, moduły Peltiera
stosowane są do budowy urządzeń
chłodniczych małej mocy. Na fotografii
Chłodziarka
wstępnej pokazano chłodziarkę (do pi-
wa) zbudowaną z użyciem takiego mo-
dułu.
Zastosowanie modułów Peltiera po- do piwa
zwala zbudować wiele ciekawych urzą-
dzeń, na przykład tak zwaną komorę kli-
matyczną, służącą do badania wpływu
temperatury na urzÄ…dzenia elektronicz-
ne, turystycznej chłodziarki (chłodziarki
takie dostępne są w handlu jako tak zwa-
ne chłodziarki samochodowe), czy kalib- (tętnienia nie powinny być większe niż Oczywiście powoduje to wzrost tempe-
ratora utrzymującego dokładnie tempe- kilkaset miliwoltów). ratury tej strony.
Przy przepływie prądu jedna strona Nie wdając się w szczegóły można
raturÄ™ 0°C, sÅ‚użącego do sprawdzania
modułu jest chłodzona - pochłania ciep- powiedzieć, że czym wyższa temperatu-
i kalibrowania termometrów.
ło. Na drugiej stronie modułu wydziela ra strony gorącej, tym mniejsze możli-
Jak to działa?
się zarówno to pochłonięte ciepło, jak wości chłodzące strony zimnej, bo mak-
Sercem chłodziarki jest moduł Peltie- też ciepło wynikające ze strat wskutek symalna możliwa do uzyskania różnica
ra, zwany też ogniwem lub elementem przepÅ‚ywu prÄ…du przez rezystancjÄ™ mo- temperatur wynosi (tylko) 60...70°C.
rysunek 1a
rysunek 1a.
rysunek 1a
rysunek 1a
Peltiera. duÅ‚u (P=U×I). Ilustruje to rysunek 1a A teraz sprawa najważniejsza: dla
Moduł Peltiera to zespół dwóch pły- Przy zmianie kierunku prądu, tran- uzyskania sensownego efektu chłodzą-
tek ceramicznych, pomiędzy którymi sport ciepła następuje w drugą stronę - cego należy skutecznie odbierać ciepło
umieszczono kilkadziesiąt lub kilkaset dotychczasowa strona zimna staje się ze strony gorącej. Jeśli radiator zastoso-
 słupków . Fotografia takiego modułu stroną gorącą i na odwrót - ilustruje to wany na stronie gorącej będzie bardzo
rysunek 1b
rysunek 1b.
rysunek 1b
rysunek 1b
zamieszczona jest niżej. rysunek 1b dobry - na przykład chłodzony zimną wo-
Osoby dociekliwe znajdÄ… szczegóło- Element Peltiera może wiÄ™c wytwo- dÄ… o temperaturze 10...12°C, wtedy po
wy opis i zasadę działania elementów rzyć różnicę temperatur między swoimi stronie zimnej można uzyskać w sposób
Peltiera w nastÄ™pnym numerze EdW. dwiema stronami. ciÄ…gÅ‚y temperaturÄ™ znacznie poniżej 0°C.
Ale do praktycznego wykorzystania mo- Czym większy prąd przepływający Z kolei jeśli ten radiator będzie mało
dułu naprawdę wystarczy tylko kilka pod- przez moduł, tym większy transport efektywny, temperatura gorącej strony
stawowych informacji - wszystkie poda- ciepła (i można osiągnąć większą różnicę modułu będzie wysoka, sięgająca
ne sÄ… w niniejszym artykule. temperatur). MaksymalnÄ… możliwÄ… do +100°C i efekt chÅ‚odzenia wcale nie wy-
Moduły TM-127-1,4-6,0 o wymiarach uzyskania różnicą temperatur obu stron stąpi! Mało tego, po przekroczeniu tem-
40 x 40 x 3,51mm, dostÄ™pne w firmie moduÅ‚u jest 60...70°C. Ale ze wzrostem peratury +136°C wewnÄ™trzne poÅ‚Ä…czenia
SEMICON oraz w sieci handlowej AVT, prądu jednocześnie znacznie rośnie ilość lutowane modułu mogą się rozlutować,
przystosowane są do pracy przy napięciu ciepła wydzielanego na stronie gorącej. i moduł ulegnie uszkodzeniu.
2...15V. Rezystancja wynosi około 2W,
a maksymalny prąd pracy sięga 6A. Mo-
duł musi być zasilany dobrze filtrowa-
nym napięciem - niekoniecznie stabilizo-
wanym, ale filtrowanym - bez tętnień
Ogniwo Peltiera. Rys. 1. Zasada działania modułu Peltiera.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97 51
wody do temperatury okoÅ‚o +12°C w ciÄ…- telizowanie tych kwestii przyniesie roz-
gu mniej więcej pół do jednej godziny. czarowanie i efekt będzie niewspółmier-
Jak widać, jest to wynik nie należący do ny do kosztów, albo wręcz żaden.
rewelacyjnych, ale uzasadniający wyko- Radykalną poprawę skuteczności
rzystanie urządzenia do schłodzenia na uzyskuje się przy zastosowaniu radiatora
przykład puszki piwa. chłodzonego bieżącą zimną wodą. Warto
Przy ewentualnych próbach z radiato- się zastanowić, czy nie byłoby dobrym
rem chłodzonym powietrzem należy roz- rozwiązaniem wykonanie chłodziarki tak,
ważyć możliwość włączenia w szereg by po odłączeniu wentylatora można by-
z modułem Peltiera rezystora 0,22...2W ło zanurzyć radiator w wodzie (jeziora)?
i odpowiedniej mocy. Takie zmniejsze- Próby przeprowadzone w domu wy-
nie prądu może, wbrew pozorom, polep- kazały, że przy chłodzeniu radiatora wo-
szyć skuteczność chÅ‚odzenia, ponieważ dÄ… z kranu (o temperaturze okoÅ‚o +17°C)
zmniejszy się ilość ciepła wydzielanego schłodzenie w garnuszku pół litra wody
na stronie gorÄ…cej. od temperatury +26°C do +10°C nastÄ™-
Uwaga! Ze względu na specyficzne powało w ciągu niecałych 20 minut,
właściwości modułu Peltiera, do jego za- a uzyskana minimalna temperatura wo-
Rys. 2. Schemat ideowy chłodziarki.
silania konieczne jest dobrze filtrowane dy wyniosÅ‚a po godzinie +2°C.
napięcie stałe. W związku z tym, do re- Przeszkodą w dalszym obniżaniu tem-
Jak z tego widać, kluczem do sukce- gulacji prądu trzeba użyć rezystora lub peratury było tworzenie się na dnie gar-
su jest zastosowanie dobrego radiatora stabilizatora liniowego, a nie wolno uży- nuszka warstwy lodu, który jak wiadomo
na stronie gorącej. wać żadnych układów regulacyjnych da- niezbyt dobrze przewodzi ciepło (zobacz
jących na obciążeniu przebieg impulso- fotografia obok).
Montaż i uruchomienie
wy (takie impulsowe regulatory stoso- Trzeba przyznać, że skuteczność urzą-
Schemat ideowy chłodziarki pokazano wane są w samochodach do zmniejsza- dzenia przy chłodzeniu radiatora powiet-
rysunku 2
na rysunku 2 rzem nie jest zachwycajÄ…ca, a w przy-
rysunku 2. Nie wymaga on komenta- nia jasności świecenia żarówek).
rysunku 2
rysunku 2
rza. padku słabego wentylatora - wręcz żad-
Uwagi końcowe
Układ zasilany jest z akumulatora sa- na. Natomiast przy chłodzeniu wodnym
mochodowego 12V lub odpowiedniego Z praktyki wiadomo, że taka chłodziar- i dobrej izolacji obiektu chłodzonego wy-
zasilacza. ka będzie zasilana z akumulatora 12V niki są bardzo dobre, wręcz rewelacyjne
W modelu na stronie zimnej modułu i wykorzystywana w terenie - na przy- i zachęcają do prób, eksperymentów
Peltiera (na rysunku - prawa strona, kład na pikniku nad wodą. W domu do i praktycznego wykorzystania tego atrak-
w modelu - górna) umieszczony jest pół- chłodzenia piwa wykorzystamy lodówkę. cyjnego i mało znanego elementu.
litrowy aluminiowy garnuszek. Inną dziedziną zastosowań będą naj- Dodatkowe informacje o modułach
Jak wspomniano, o skuteczności różniejsze układy eksperymentalne, Peltiera ukażą się w Klubie Konstrukto-
chłodzenia decyduje temperatura strony w tym małe komory termiczne, czy kli- rów za miesiąc. Ponieważ w ramach Klu-
gorącej, a więc w sumie właściwości ra- matyczne. bu zostanie bezpłatnie rozdanych tylko
diatora. Należy zastosować jak najsku- Przy budowie jakiegokolwiek urządze- kilka takich elementów, wiele osób ze-
teczniejszy radiator. Najlepiej, gdyby to nia z modułem Peltiera należy zwracać chce zakupić je już teraz.
był radiator z chłodzeniem wodnym. Po- jak największą uwagę na skuteczność Moduły typu TM-127-1,4-6,0 można
nieważ wykonanie i użytkowanie takiego chłodzenia strony gorącej oraz minimali- zakupić w sklepie GA Elektronik - Wolu-
radiatora jest kłopotliwe, można wyko- zację nagrzewania strony zimnej od oto- men, pawilon 70a, oraz w sieci handlo-
rzystać jak największy radiator z chłodze- czenia. Należy w tym miejscu przestrzec wej AVT (także wysyłkowo).
niem powietrznym, wymuszonym za po- wszystkich zainteresowanych, że zbaga-
Zbigniew Orłowski
Zbigniew Orłowski
Zbigniew Orłowski
Zbigniew Orłowski
Zbigniew Orłowski
mocÄ… wentylatora.
Zastosowany wentylator powinien
naprawdę mocno dmuchać powietrze na
radiator - od wydajności wentylatora
i szybkości przepływu powietrza radykal-
nie zależy ostateczny efekt chłodzenia.
Drugą ważną sprawą praktyczną jest
izolacja cieplna obiektu chłodzonego.
Przecież obiekt jest z jednej strony chło-
dzony przez moduł Peltiera, ale z drugiej
strony cały czas nagrzewa się od otocze-
nia. Należy więc minimalizować przeni-
kanie ciepła z otoczenia przez zastoso-
wanie izolacji cieplnej. Właśnie dlatego
w modelu garnuszek jest izolowany
z boku warstwÄ… styropianu z foliÄ… alumi-
niowÄ…. Taki cienki styropian z foliÄ… jest
stosowany w budownictwie - umieszcza
się go na ścianie za grzejnikiem.
Przeprowadzone próby wykazały, że
egzemplarz modelowy wyposażony
w wentylator od komputera o niezbyt
Próby z chłodzeniem wodnym.
mocnym ciągu, może schłodzić 0,5 litra
52 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97