اگر یک یخچال کوچک می‌خواهید اما بودجه لازم برای یک کولر را دارید، ممکن است وقت آن رسیده باشد که کار را به دست خود بگیرید و خودتان یکی بسازید.
آیا تا به حال در مورد داشتن یک یخچال کوچک قابل حمل برای خنک کردن آب، نوشیدنی ها و آب میوه های خود در سفرهای تابستانی فکر کرده اید؟
تبرید AC رایج ترین روش برای خنک کردن یخچال یا اتاق است. اما این یک فرآیند سنگین است که برای انجام این کار به مقدار قابل توجهی توان الکتریکی و سخت افزار الکتریکی بزرگ نیاز دارد.
خوشبختانه، می توان یخچالی ساخت که غذا را خنک نگه می دارد با استفاده از باتری قابل حمل DC و چیزی به نام اثر پلتیه.
اثر پلتیه چیست؟
کولرهای ترموالکتریک یا دستگاه‌های اثر پلتیه دستگاه‌های نسبتاً کوچکی هستند که برای سرمایش یا گرمایش استفاده می‌شوند. دستگاه های Peltier برخلاف یخچال های معمولی یا تهویه مطبوع که از جریان AC استفاده می کنند از DC (جریان مستقیم) برای خنک سازی استفاده می کنند. اثر پلتیه فرآیندی است که در آن، اگر جریان DC از مداری با دو هادی از مواد مختلف عبور کند، گرمای یک اتصال حذف شده و باعث سرد شدن آن می‌شود و اتصال دیگر گرما را جذب کرده و باعث گرم شدن آن می‌شود.
همچنین می توان مشاهده کرد که اگر قطبیت جریان معکوس شود، محل اتصالی که قبلا سرد بوده گرم می شود. در حالی که محل اتصالی که قبل از معکوس کردن قطب فعلی گرم بود، سرد می شود.
استفاده از دستگاه های ترموالکتریک Peltier برای کنترل دما
پدیده فوق فرصتی را برای طراحی دستگاهی ایجاد می کند که بتواند گرما را استخراج و حذف کند. اگر محل اتصال سردتر را روی سطح داغ یا دستگاهی که گرما از آن استخراج می شود قرار دهید و محل اتصال گرمتر روی یک هیت سینک قرار گیرد، می توانید سطح یا دستگاه را خنک نگه دارید. نه تنها این، بلکه می توانید دمای بهینه مداوم را برای عملکرد خوب حفظ کنید.
چگونه یک یخچال مینی دی سی بسازیم
ما از مفهومی که در بالا ذکر شد برای طراحی یک یخچال DC استفاده خواهیم کرد. یک یخچال کوچک طراحی هدف است، با این حال، می توان آن را با استفاده از چندین دستگاه اثر Peltier با استفاده از همان تکنیک، به یک یخچال با اندازه متوسط تبدیل کرد.
آنچه شما نیاز دارید
تجهیزات مورد نیاز به شرح زیر است:
- یک ماژول Peltier (TEC1-12706) با سیم های متصل.
- دو عدد هیت سینک.
- یک باتری 12 ولت DC یا منبع تغذیه DC.
- یک جعبه (داخلی باید از مواد نارسانای حرارتی مانند چوب، مقوا یا فوم پلی اتیلن باشد)
- دو فن Delta electronics FFB0412HN روی پره های هیت سینک برای جابجایی اجباری
- خمیر حرارتی
- سیم های برق
دستگاه Peltier خنک کننده ترموالکتریکی که ما در اینجا استفاده می کنیم یک دستگاه عامل DC با ولتاژ عملیاتی بهینه 12VDC است که تقریباً 6A جریان (72W) مصرف می کند. ولتاژ کار نباید از 15 VDC تجاوز کند. دستگاه Peltier را بدون هیت سینک روشن نکنید. اگر حتی به صورت لحظه ای از آن استفاده شود، می تواند از حداکثر دمای عملیاتی اتصال دستگاه تجاوز کند و منجر به کاهش عملکرد یا خرابی کامل دستگاه شود.
مرحله 1: جعبه را آماده کنید
حالا یک جعبه خالی از مواد عایق حرارتی بردارید. برای این نمایش از مقوا استفاده کردیم. یک سوراخ یا حفره با توجه به ابعاد دستگاه Peltier TEC1-12706 (یعنی 40mm x 40mm) برای طراحی مینی یخچال ایجاد کنید. دستگاه Peltier را درست روی حفره ای که در جعبه ایجاد کرده اید قرار دهید
مرحله 2: سینک های حرارتی را روی دستگاه Peltier قرار دهید
اکنون سینک های حرارتی را در هر دو محل اتصال دستگاه پلتیر قرار دهید. هر محل اتصال دستگاه پلتیر با استفاده از خمیر حرارتی بسیار رسانا به هیت سینک متصل می شود. خمیر حرارتی جریان گرمای یکنواخت بین هر اتصال پلتیه و صفحه پایه هیت سینک را تضمین می کند، در حالی که اجازه نمی دهد محل اتصال داغ بیش از حد داغ شود و اتصال سرد بیش از حد سرد شود تا به هر یک از اتصالات آسیب برساند.
هیت سینک با حفظ منظم جریان هوا، کارایی دستگاه پلتیر را افزایش می دهد. این به این دلیل است که تبادل حرارت بین هوای محیط و دستگاه Peltier به دلیل سطح بزرگی که توسط هیت سینک برای استخراج گرما از محل اتصال داخلی و حذف گرما از طریق اتصال خارجی ارائه می‌شود، افزایش می‌یابد. برای طراحی خوب، سینک های حرارتی با باله های بزرگتر و سطح بیشتر توصیه می شود.
مرحله 3: فن ها را وصل کنید
حالا فن انتخابی خود را روی هر پره هیت سینک وصل کنید. همرفت اجباری ارائه شده توسط فن، سرعت جریان هوا را از طریق پره های هیت سینک افزایش می دهد، که امکان استخراج گرمای بیشتری را ممکن می سازد.
فن های مورد استفاده در این پروژه 12VDC براشلس (Delta electronics FFB0412HN) با جریان هوای 10.6 cfm می باشد. هر فن کمتر از یک وات انرژی باتری مصرف می کند. با این حال، برای عملکرد بهتر می توان از یک فن با جریان هوای بیشتر استفاده کرد.
مراقب باشید اتصالات دستگاه را از طریق یک رابط فلزی مانند پیچ نصب شده روی سینک های حرارتی وصل نکنید تا از اتصالات حرارتی اتصال کوتاه جلوگیری کنید. این می تواند منجر به تخریب قابل توجهی در عملکرد یخچال دستگاه پلتیر شود، زیرا جریان گرما ممکن است کوتاه ترین مسیر را از طریق پیچ فلزی و غیره داشته باشد.
در صورتی که به دلیل اتصال کوتاه حرارتی بین دو هیت سینک نمی توان پیچ ها را نصب کرد، می توانید از چسب برای اتصال هیت سینک به جعبه استفاده کنید. اما استفاده از خمیر هیت سینک بین هیت سینک و دستگاه پلتیر الزامی است.
مرحله 4: با استفاده از 12 VDC روشن کنید
اکنون اتصالات دستگاه پلتیر و سیم فن ها را با یک باتری 12 ولتی وصل کنید. باتری باید دارای ظرفیت فعلی باشد تا جریان DC 7A را ارائه دهد. یک باتری 10Ah یا بیشتر برای این ماژول Peltier با فن کافی است. قطبیت ولتاژ اتصالات دستگاه را به گونه ای تنظیم کنید که قسمت داخلی جعبه سردتر و قسمت بیرونی آن گرم شود و گرما را برای خنک شدن از جعبه خارج کنید.
حالا سیم ها را با باتری وصل کنید تا دستگاه جریان را بگیرد. جریان خروجی از باتری را به دقت مشاهده کنید. باید در محدوده های مشخص شده توسط سازنده دستگاه Peltier باشد. اجازه دهید سیستم برای مدتی جریان داشته باشد و ولتاژها و جریان را برای محدودیت های ایمن رعایت کنید.
پس از چند لحظه، هوای سرد تری را در داخل جعبه احساس خواهید کرد. برای خنک نگه داشتن آنها می توانید بطری های آب و آب میوه اضافه کنید. حالا جعبه را برای استفاده به عنوان یخچال کوچک بپوشانید. برای عملکرد قابل اعتماد، می توانید یک کنترل کننده دما اضافه کنید تا از دستگاه Peltier در برابر فراتر رفتن از محدودیت های عملیاتی محافظت کنید.
شما خودتان یخچال کوچک DIY خود را ساخته اید
اکنون می توانید با استفاده از دستگاه های Peltier و چند جزء ساده دیگر یک یخچال کوچک برای خود بسازید. ماژول‌های اثر Peltier همچنین می‌توانند برای کنترل دما برای کاربردهایی مانند خنک‌سازی در دستگاه‌های الکترونیکی، مدارها و سیستم‌هایی که به بودجه کم و سیستم خنک‌کننده سبک نیاز است، استفاده شوند.