Каква човешка енергия не се използва за превръщането й в електричество. Сега стигнахме до термичния. Ще ви покажа как да направите вечен електрически LED фенер, който използва топлината на тялото ни.
Една от западните компании произвежда подобни ключодържатели за фенерчета, които използват топлината на пръста ви. Там светят само светодиоди. Реших да увелича размера на фенера, като направих пълноценен вечен фенер.
Ще има достатъчно електричество, за да освети ярко LED панела от старото фенерче на батерии.
Какво ви трябва, за да направите този вечен фенер?
- Елементи на Пелтие – 4 броя, купете от тук –
- Парче алуминий.
- Усилващ конвертор –
- LED панел от стар фенер.
Говорих за работата на елемента в предишната статия - няма да се спираме на това.
Диаграма на фенера
Схемата е следната - всичките 4 елемента на Пелтие са свързани последователно: плюс към минус, след което тази верига е свързана към усилващ преобразувател.
Предварителна проверка
Изваждаме голям радиатор и проверяваме функционалността на веригата. Радиаторът охлажда елементите отдолу, а аз ги нагрявам с ръка отгоре. На изхода на елементите се появява напрежение от около половин волт. Това е достатъчно за стартиране на усилващия преобразувател. Светодиодът, свързан към изхода на преобразувателя, свети ярко, което показва неговата работа.
Изработка на фенер с елементи на Пелтие
Сега ще оживим всичко. Вземете алуминиев лист и изрежете лента. Колкото по-дебел е алуминият, толкова по-добре. 1-3 милиметра ще бъдат достатъчни.Изрязваме заготовки като лопатки. В центъра ще има елементи на Пелтие, а широките краища ще служат като радиатори.
Ние огъваме заготовките, за да изглежда като космически кораб от научнофантастични филми за космоса. Между тях трябва да има място. Проводниците ще минават в центъра. Пластмасовите капаци напълно скриват радиатора в дръжката, предотвратявайки прехвърлянето на топлината на ръцете ви към радиатора. Така докосваме само термодвойките.
Ние усукваме плочите, монтираме елементите, притискаме ги с пластмасови подложки и прекарваме проводниците. Прикрепяме конвертора към една от плочите.
Нека направим малки уши за закрепване на фенера. Можете да използвате по-тънък алуминий за това. Ние свързваме и спояваме всичко.
Това е всичко.
Най-доброто време за използване на това фенерче е, разбира се, зимата. Когато навън е нула или минус, ръцете ви все още не са много студени и използването на такова фенерче е напълно възможно. За по-добър ефект ръцете може да се сменят периодично.
Опитайте сами да направите нещо подобно. Не е толкова трудно и скъпо, колкото е зрелищно и вълнуващо.
Здравейте, казвам се Данил и съм параноик. Моята параноя се състои в това, че съм убеден в скорошното пристигане на Великата полярна лисица. Няма значение под каква форма ще дойде същата тази арктическа лисица - ако останем живи, тогава най-вероятно ще трябва да започнем да живеем от нулата. А животът е много по-забавен, когато има с какво да заредите батериите на фенерчето и дозиметъра. За тези, които мислят същото (както и всички любопитни), моля да изрежете по-долу (внимавайте, тежки снимки).
Изследователска част
Всъщност, защо елементът на Пелтие? Много по-логично е да закупите фенерче с мускулно задвижване („земен бръмбар“), слънчеви панели или в най-лошия случай да построите вятърна мелница. Преди също смятах, че е напълно възможно да се справя със земни бръмбари. Но има много подвижни части, които са направени от чичо Ляо от евтина пластмаса. Първата повреда в условията на Голямата полярна лисица - и оставате без ток.Е, питате вие, защо не и слънчеви панели? Няма движещи се части. Съгласен съм, ще отговоря, но в условията на ядрена или вулканична зима или под двуметров бетонен покрив на заслон не е толкова лесно да хванеш слънцето.
Вятърна мелница? Каква трябва да е площта на лопатките му, за да може да се върти и при слаб вятър? Отново движещи се части. Вятърната мелница е подходяща за постоянна инсталация при оборудване на дългосрочно убежище.
След като обмислих тези аргументи, изпаднах в отчаяние. Но скоро случайно попаднах на уебсайта nepropadu.ru (без реклама, само връзка към изходния материал). Седях върху него непрекъснато в продължение на два дни и в процеса попаднах на много интересна статия за печка на дървени стърготини, направена от компютърно захранване с елемент на Пелтие отстрани (линк в края на публикацията). Имаше много скептици в коментарите, но авторът написа, че спокойно е зареждал телефона от свързан китайски DC-DC конвертор... Бях зарибен.
Дизайнерска част
Като начало поръчах същия елемент на Пелтие от китайците в e-Bay (достатъчно за експерименти). Струва ми 320 рубли. Това, което ме зарадва, беше бързата, проследяваща, но безплатна доставка. Освен това стоките бяха изпратени буквално час след плащането (и беше в неделя).Докато елементът на Пелтие пътуваше, обмислих дизайна на бъдещия термоелектрически генератор, намерих подходящ радиатор с вентилатор (древен процесорен радиатор работеше перфектно), а също така изрових в интернет схема за DC-DC преобразувател с максимален изходен ток от 1 ампер при напрежение от 5 волта.
Не сметнах за препоръчително да правя печка на дърва по примера от тази статия. Металът, от който е направен компютърният хардуер, е много мек, той ще „потъне“ при излагане на високи температури и бързо ще изгори. Затова беше решено да се направи „подвижна версия“ на генератора, която може да се монтира отстрани на стационарна печка или да се облегне на тенджера, стояща на огън. И за да се избегне пърженето на елемента на Пелтие на открит огън при такива условия, беше необходимо топлоустойчиво, но топлопроводимо уплътнение. За да направя това, успях да получа парче дебела алуминиева плоча с размери 100x120x5 милиметра.
За да притисна елемента на Пелтие към алуминиевата основа и на свой ред да притисна радиатора към него, реших да използвам детски метален конструктивен комплект, който някога купих за нуждите на роботиката.
Но елементът на Пелтие пристигна и беше време за сглобяване.
Технологична част
Имахме радиатор, алуминиева плоча, елемент на Пелтие, шепа радиокомпоненти, парче фолио PCB и разнообразие от винтове и гайки. Не помня повече.И така, всички компоненти са сглобени, можете да започнете сглобяването.
Извинявам се за табелата, която беше маркирана и пробита на две места - едва по-късно ми хрумна, че е хубаво да снимам целия процес на сглобяване от самото начало.
Първият проблем, който ме очакваше, беше 12-волтовият стандартен вентилатор на радиатора. Тъй като ще произвеждам само 5 волта и дори при сравнително малък максимален ток, това може да създаде проблем.
Първо хвърлих стръвта си във всички магазини за радио и компютри в Перм, но никъде нямаше 5-волтов вентилатор 80x80 милиметра. И ако имаше, те бяха по-малки по размер и с ток над 200 mA, което беше твърде много.
След това се разрових в eBay и открих, че вентилаторът, от който се нуждаех, струва от 300 рубли. Но беше безсмислено да се надявам на бърза доставка и затова оставих тази опция като резервна.
И едва след цялото търсене се досетих да свържа стандартния 12-волтов вентилатор към 5-волтов източник на напрежение. Оказа се, че духа доста добре, а същевременно не харчи много ток. Затова реших да го оставя засега и след тестване, ако трябва, да поръчам вентилатор от eBay.
Маркирах алуминиева плоча и пробих в нея два отвора за монтиране на радиатора и два за платката на преобразувателя на напрежение. Отворите направих с диаметър 4 милиметра (за винтовете от конструктора), а отвън ги разширих на 7,5 милиметра, за да скрия главите на винтовете. След това заобих острите ъгли с пила и минах с едра шкурка по всички повърхности на плочата и с фина шкурка там, където беше притиснат елементът на Пелтие.
В този момент считах, че обработката на субстрата е завършена и започнах да произвеждам преобразувателя на напрежение.
Преобразувателят на импулсно усилващо напрежение е сглобен на L6920 IC, който започва да работи при входно напрежение от 0,8 волта и ви позволява да премахнете фиксирано напрежение от 3,3 или 5 волта или променливо от 1,8 до 5,5 волта от неговия изход.
Принципната схема на преобразувателя е типична и е взета от листа с данни.
За да получите 5 волта на изхода на веригата, крак 1 е свързан към общия проводник. Също така е конфигуриран да извежда ниско ниво на пин 3, когато входното напрежение падне под 1,5 волта.
За веригата беше поставена печатна платка, върху която беше осигурено закрепване към основата-субстрат с помощта на същите части от детския дизайнерски комплект. Не се притеснявам от прегряване на платката, тъй като има принудително охлаждане от въздушен поток, издухван от радиатора.
Трябваше да се занимавам с макроса на кутията, който съдържаше микросхемата, която купих. На сайта на магазина беше посочено, че е по делото SSOP-8. Както се оказва, няма такъв случай в стандартния набор от макроси на Sprint Layout. Намерих чертеж на корпуса SSOP-8 и направих макро, след което рутирах платката. След пробен печат се оказа, че микросхемата е малко по-широка и не пасва на контактните си площадки. Търсенето в гугъл на конкретен модел чип (L6920D) ме доведе до уебсайта Chip-Dip, където научих, че IC с индекс D се произвежда в пакет TSSOP-8. Почесвайки се по главата, намерих чертеж на този случай, създадох макрос и пренасочих платката. Сега всичко се оказа точно.
Платката е направена с помощта на LUT и сглобена. Оказа се, че запояването на кутията TSSOP-8 без сешоар е много неудобно. Но ние сме опитни хора, запоихме FTDI микросхеми със стъпка на щифта от 0,4 милиметра.
Сега можете да започнете да инсталирате елемента на Пелтие и радиатора. Намазах подложката и радиатора в местата на контакт с елемента с термопаста. След това затегна получения „сандвич“ с ядки.
Оказа се, че платката на преобразувателя не пасва, входният конектор лежи върху радиатора, леко сбърках. Обърнах монтажните скоби, окачих платката отвън и добавих още две скоби, за да предпазя елементите от механични повреди. Ето до какво стигнахме:
Сега можете да проверите функционалността на генератора. Загрях на газова горелка. Реших за сега да не слагам вентилатор.
Като начало се оказа, че съм объркал полярността на свързване на елемента към преобразувателя. Въпреки че всичко изглеждаше правилно - черният проводник е към минус, червеният проводник е към плюс. Генераторът обаче не искаше да работи. След това промених полярността на връзката на елемента.
Генераторът започна да работи - първо двата светодиода светнаха, сигнализирайки за наличие на 5 волта на изхода и ниско напрежение на входа, след това червеният светодиод изгасна - напрежението се повиши над един и половина волта.
За мое неудоволствие се оказа, че без вентилатор, след няколко минути работа на системата, радиаторът стана забележимо горещ. Така няма да стане.
На следващия ден се разходих из пазара за метали и няколко компютърни битпазара, но когато попитах за 5-волтови вентилатори, те повдигнаха рамене навсякъде и ме посъветваха да отида „на онова място там“, на което вече бях ходил преди минути. В резултат на това се прибрах с празни ръце.
У дома проведох експеримент за захранване на стандартен 12-волтов вентилатор от 5-волтовия изход на преобразувателя. Резултатите не ме зарадваха - преобразувателят с очевидно нежелание изключи червения светодиод и вентилаторът потрепна слабо за няколко секунди, опитвайки се да започне. Въздушният поток от работещия на половин мощност вентилатор не беше достатъчен за нормално охлаждане - радиаторът загря също толкова бързо, но вече не изгаряше пръстите ми. В крайна сметка реших да поръчам вентилатора от Ebay.
Резултат
Въпреки ниската ефективност на елемента на Пелтие в режим на генериране, все пак получих междинен резултат - при свързване на преносима батерия с посочен ток на зареждане от 1000 mA към изхода на преобразувателя, генераторът успя да произведе ток от около 600 mA. Мисля, че този ток е напълно достатъчен за зареждане на повечето джаджи в условията на Голямата арктическа лисица.Когато пристигне вентилаторът (Ibay обещава от средата на март до началото на април), ще проверя охлаждането. Освен това ще трябва да тествате работата на генератора в „бойни“ условия - при пожар.
Извинявам се за качеството на снимките - не съм кой знае какъв фотограф. Линк към статията, която ме вдъхнови: tyts.
Ето едно интересно изобретение на тийнейджър от Виктория, Британска Колумбия, Канада.
Ан Макосински, която е само на 15 години, показа на света своето изобретение - фенерче, което работи с помощта на топлината на човешкото тяло. В нейното училище имаше конкурс за научни проекти и за него момичето създаде такава иновация.
Как работи фенерчето
Ан разказа, че са използвани елементи на Пелтие, използван е и феноменът температурна разлика между въздуха и човешката длан. Резултатът е фенерче, което работи без батерии. За да се появи светлина, е необходима само 5 градуса разлика между температурата на въздуха и телесната температура.
Как е създаден чудотворният фенер
Първо, разбира се, беше сглобен прототип. За да го създаде, Ан прави необходимите изчисления, за да разбере дали топлината на тялото (или по-точно дланта) може да се превърне в постоянен източник на електричество за фенерчето. Практиката потвърди изчисленията на момичето. Оказа се, че човешката ръка може да произведе достатъчно топлина, за да я преобразува в електричество. И тогава фенерчето ще работи без никакви батерии или други източници, а само от топлината на човешкото тяло.
Елементи, от които се сглобява фенерчето
Последователността на сглобяване на иновативното фенерче беше следната: Ан взе куха алуминиева тръба и в нея бяха монтирани елементи на Пелтие. След това момичето постави тръбата с елементите в друга, вече поливинилхлоридна тръба с малък отвор. Това позволи на въздуха да циркулира и охлади устройството. И всичко проработи: фенерчето започна да свети ярко, когато температурната разлика беше само пет градуса по Целзий.
Икономически компонент на изобретението
Бяха създадени общо 2 прототипа и двата работиха успешно. Любопитно е, че този продукт е много евтин, цената на компонентите на тези 2 проби беше само 26 долара. И в резултат на нейната творческа работа Ан Макосински взе участие и стана един от 15-те финалисти в престижния конкурс за научни изобретения GoogleScienceFair сред тийнейджъри на възраст 15-16 години.
Както знаете, елементите на Пелтие са термоелектрически преобразуватели. При подаване на напрежение едната страна на елемента се нагрява, а другата се охлажда. Обратно, когато даден елемент се нагрява, той произвежда енергия. При контакт с човешката кожа се генерира само 0,1 V. Това усложнява задачата, тъй като синият светодиод, използван от автора, изисква напрежение от 3,5 V. Но и тук авторът намери изход. Така че да започваме.
Инструменти и материали:
-Елементи на Пелтие;
-Меден проводник;
-Син светодиод;
-Тороид;
-Биполярен транзистор;
-4.7 Ohm резистор;
-Пластмасова тръба;
-Багрило;
-Картон;
-Фолио;
- скоч;
-Ножици;
-Поялник;
-Владетел;
-Пистолет за лепило;
Стъпка 1: Създаване на случая
Първо, авторът отрязва 10 см тръба. По протежение на обиколката, по-близо до единия ръб, прави маркировки за елементи на Пелтие. Те ще бъдат общо три. Изрязва прозорци.
Боядисва тръбата с черна боя.
Изрежете кръг от картон с диаметър, равен на диаметъра на тръбата.
Подрязва картона от двете страни една срещу друга. Залепва го към края на тръбата, който е по-близо до слотовете.
Стъпка 2: Монтиране на елементи в корпуса
Свързва последователно елементи на Пелтие. Средните краища се скъсяват и запояват. Запоете проводниците към най-крайните краища.
Монтира елементи върху тялото, като ги монтира в изрязани прозорци.
Краищата на проводниците се изтеглят в дупка в картона, вътре в кутията.
Стъпка 3: Тороид
Тъй като светодиодът работи на напрежение от 3,5 V, а елементите могат да произвеждат само 0,3 V, авторът сглобява така наречения „крадец на джаули“. За това той се нуждае от тороид.
За да улесни разграничаването на проводниците, авторът ги взе в различни цветове. Плете жици заедно. След това, прекарвайки края през пръстена на феритното ядро, той ги навива около ядрото. Навива се докато покрие напълно сърцевината. Почиства краищата. Взема два края от различни цветове от различни страни на пръстена и ги завърта. След това го запоява. Това е общата точка.
Стъпка 4: Проверка на функционалността на веригата
Проверява функционалността на веригата чрез свързване на веригата, както е показано на снимката. Схемата е следната: край на тороида - резистор - резистор - среден крак на транзистора; втори край на тороида - десен крак на транзистора + катод на светодиода + отрицателен контакт на батерията; анод на светодиода - ляв крак на транзистора; минус батерии - запоени краища на тороида.
Като източник на захранване използва батерия от 1,5 V. Авторът е използвал NPN транзистор с произволна маркировка. Ако всичко е сглобено правилно, светодиодът трябва да свети.
Стъпка 5: Окончателно сглобяване на фенерче
Запоява веригите с някои модификации Резистор е запоен към един от краищата на тороида. Запоявайте джъмпери към страничните крака на транзистора и свободния край на резистора към средния. Вторият край на тороида е запоен към десния извод на транзистора и катода на светодиода към него. Анодът е запоен към левия крак.
Отрицателният елемент на Пелтие е запоен към десния крак на транзистора. Плюс спойки към два тороидни проводника, запоени заедно.
