Qué tipo de energía humana no se utiliza para convertirla en energía eléctrica. Aquí llegamos a la térmica. Te mostraré cómo hacer una linterna LED eléctrica perpetua que utiliza el calor de nuestro cuerpo.
Una de las empresas occidentales produce llaveros de linterna similares que utilizan el calor de su dedo. Solo hay un LED encendido. Decidí aumentar el tamaño de la linterna, haciendo una linterna eterna de pleno derecho.
Su electricidad es suficiente para iluminar brillantemente el panel LED de la vieja linterna recargable.
¿Qué necesitas para hacer este farol eterno?
- Elementos Peltier - 4 piezas, compre aquí -
- Una pieza de aluminio.
- Convertidor de carga -
- Panel LED de una antigua linterna.
Hablé sobre el funcionamiento del elemento en el último artículo; no nos detendremos en esto.
esquema de linterna
El esquema es el siguiente: los 4 elementos Peltier están conectados en serie: más a menos, y luego este circuito se conecta a un convertidor elevador.
Comprobación preliminar
Sacamos un radiador grande y comprobamos el rendimiento del circuito. El radiador enfría los elementos desde abajo y yo los caliento a mano desde arriba. Aparece un voltaje de aproximadamente medio voltio en la salida de los elementos. Esto es suficiente para iniciar el convertidor elevador. El LED conectado a la salida del convertidor brilla intensamente, esto indica su funcionamiento.
Haciendo una linterna sobre elementos Peltier
Ahora vamos a darle vida a todo. Tome una lámina de aluminio y corte una tira. Cuanto más grueso sea el aluminio, mejor. 1-3 mm será suficiente.Recorte espacios en blanco como los omóplatos. En el centro habrá elementos Peltier, y los extremos anchos servirán como radiadores.
Doblamos los espacios en blanco para que parezca una nave espacial de películas de ciencia ficción sobre el espacio. Debe haber espacio entre ellos. Habrá cables en el centro. Las almohadillas de plástico ocultan completamente el radiador dentro del mango, no permiten que el calor de las manos se transfiera al radiador. Por lo tanto, tocamos solo termoelementos.
Giramos las placas, instalamos los elementos, los presionamos con almohadillas de plástico, pasamos los cables. Arreglamos el convertidor en una de las placas.
Hagamos orejas pequeñas para colocar una linterna. Para hacer esto, puede usar aluminio más delgado. Conectamos y soldamos todo.
Eso es todo.
El mejor momento para usar esta linterna es, por supuesto, el invierno. Cuando la calle es cero o menos, las manos aún no están muy frías y es muy posible usar una linterna de este tipo. Para obtener el mejor efecto, las manos se pueden cambiar periódicamente.
Intenta hacer algo similar tú mismo. No es tanto difícil y costoso como espectacular y emocionante.
Hola, mi nombre es Danil y soy paranoico. Mi paranoia radica en que estoy convencido de la inminente llegada del Gran Zorro Ártico. De qué forma vendrá este mismo zorro, no importa: si nos mantenemos vivos, lo más probable es que tengamos que comenzar a vivir desde cero. Y la vida es mucho más divertida cuando tienes algo para cargar las baterías en una linterna y un dosímetro. Quienes piensen lo mismo (así como todos los curiosos), por favor, bajo el corte (cuidado, imágenes pesadas).
parte de investigación
En realidad, ¿por qué el elemento Peltier? Es mucho más lógico comprar una linterna con un impulso muscular ("escarabajo de tierra"), paneles solares o, en el peor de los casos, construir un molino de viento. Antes, también pensaba que era bastante posible salir adelante con el "escarabajo de tierra". Pero hay muchas partes móviles, que están hechas por el tío Liao con plástico barato. La primera falla en las condiciones del Gran Zorro Ártico, y te quedas sin electricidad.Bien, te preguntarás, ¿por qué no paneles solares? No hay partes móviles. Estoy de acuerdo, responderé, pero en las condiciones de un invierno nuclear o volcánico, o bajo una cubierta de hormigón de dos metros de un refugio, no es tan fácil atrapar el sol.
¿Molino? ¿Y qué área deben tener sus aspas para que pueda girar incluso con un viento débil? Piezas móviles, de nuevo. El molino de viento es adecuado para la instalación estacionaria cuando se equipa un refugio a largo plazo.
Después de reflexionar sobre estos argumentos, me desanimé. Pero pronto me topé accidentalmente con el sitio nepropadu.ru (sin publicidad, solo un enlace al material de origen). Me senté en él sin parar durante dos días, y en el proceso me encontré con un artículo interesante sobre una estufa de astillas de madera de una caja de PSU de computadora con un elemento Peltier en su costado (enlace al final de la publicación). Hubo muchos escépticos en los comentarios, pero el autor escribió que cargó tranquilamente el teléfono desde el convertidor DC-DC chino conectado ... Me incendié.
parte del diseño
Para empezar, pedí el mismo elemento Peltier a los chinos en e-Bay (suficiente para experimentos). Me costó 320 rublos. Lo que me gusto fue lo acelerado, con seguimiento, pero envío gratis. Además, los productos se enviaron literalmente una hora después del pago (y fue el domingo).Mientras conducía el elemento Peltier, pensé en el diseño del futuro generador termoeléctrico, encontré un disipador de calor adecuado con un ventilador (un disipador de calor de procesador antiguo funcionaba bien) y también desenterré un circuito convertidor de CC-CC con una corriente de salida máxima de 1 amperio a un voltaje de 5 voltios en Internet.
Consideré que no era recomendable hacer una estufa de astillas de madera según el ejemplo de ese artículo. El metal del que está hecho el hardware de la computadora es muy blando, "conducirá" por la exposición a altas temperaturas y se quemará rápidamente. Por lo tanto, se decidió hacer una “versión removible” del generador, que podría montarse en el costado de una estufa estacionaria o apoyarse contra una olla colocada sobre el fuego. Y para no freír el elemento Peltier en tales condiciones a fuego abierto, se necesitaba una junta resistente al calor, pero conductora del calor. Para ello conseguí conseguir un trozo de placa de aluminio grueso de 100x120x5 milímetros.
Para presionar el elemento Peltier al sustrato de aluminio y, a su vez, presionar el radiador contra él, decidí usar un constructor de metal para niños, que una vez compré para las necesidades de la robótica.
Pero ahora ha llegado el elemento Peltier y es el momento del montaje.
parte tecnológica
Teníamos un radiador, una placa de aluminio, un elemento Peltier, un puñado de componentes de radio, un trozo de PCB de aluminio y una variedad de tornillos y tuercas. No recuerdo más.Entonces, todos los componentes están ensamblados, puede comenzar a ensamblar.
Pido disculpas por la placa marcada y perforada en dos lugares; solo más tarde me di cuenta de que sería bueno fotografiar todo el proceso de ensamblaje desde el principio.
El primer problema que me acechaba era un ventilador estándar de 12 voltios en el radiador. Dado que solo voy a producir 5 voltios y con una corriente máxima bastante baja, esto podría crear un problema.
Al principio tiré cañas de pescar en todas las tiendas de radios y computadoras en Perm, pero en ninguna parte había un ventilador de 80x80 milímetros a 5 voltios. Y si lo eran, entonces eran más pequeños y para una corriente de más de 200 mA, que era demasiado.
Luego busqué en eBay y descubrí que el ventilador que necesito cuesta 300 rublos. Pero no tenía sentido esperar una entrega rápida y, por lo tanto, dejé esta opción como respaldo.
Y solo después de todas las búsquedas, supuse que debía encender el ventilador estándar de 12 voltios en una fuente de voltaje de 5 voltios. Resultó que sopla bastante bien y, al mismo tiempo, consume una corriente no muy grande. Por lo tanto, decidí dejarlo por ahora y, después de probar, si es necesario, pedir un ventilador en Ibei.
Marqué la placa de aluminio y perforé dos agujeros para montar el radiador y dos para la placa del convertidor de voltaje. Hice agujeros con un diámetro de 4 milímetros (para tornillos del diseñador), y por fuera los amplié a 7,5 milímetros para ocultar las cabezas de los tornillos. Después de eso, redondeé las esquinas afiladas con una lima y caminé con un papel de lija grande en todas las superficies de la placa, y con uno fino, en el lugar donde se presionó el elemento Peltier.
Sobre esto, consideré completado el procesamiento del sustrato y procedí a la fabricación del convertidor de voltaje.
El convertidor de voltaje de refuerzo de conmutación se monta en el IC L6920, que comienza a operar a un voltaje de entrada de 0,8 voltios y le permite quitar de su salida un voltaje fijo de 3,3 o 5 voltios, o variable de 1,8 a 5,5 voltios.
El diagrama esquemático del convertidor es típico y está tomado de la hoja de datos.
Para obtener 5 voltios a la salida del circuito, la pata 1 se conecta a un cable común. También está configurado para emitir un nivel bajo en el pin 3 cuando el voltaje de entrada cae por debajo de 1,5 voltios.
Para el circuito, se divorció una placa de circuito impreso, en la que se proporciona la fijación al sustrato base utilizando las mismas piezas del diseñador infantil. No me preocupa el sobrecalentamiento de la placa, ya que ha expulsado el aire de refrigeración forzado del disipador térmico.
Tuve que jugar con la macro de la caja, en la que estaba el microcircuito que compré. El sitio web de la tienda indicó que estaba en el caso SSOP-8. Al final resultó que, no existe tal cuerpo en el conjunto estándar de macros de Sprint Layout. Encontré un dibujo del caso SSOP-8 e hice una macro, después de lo cual separé el tablero. Después de una impresión de prueba, resultó que el microcircuito es algo más ancho y no encaja en sus almohadillas de contacto. Buscar en Google un modelo de chip específico (L6920D) me llevó al sitio web de Chip-Dip, donde descubrí que el IC de la serie D se fabrica en el paquete TSSOP-8. Después de rascarme la cabeza, encontré un dibujo de este caso, creé una macro y redistribuí el tablero. Ahora todo resultó ser correcto.
El tablero está hecho usando LUT y ensamblado. Resultó que soldar la caja TSSOP-8 sin secador de pelo es muy inconveniente. Pero somos personas ralladas, microcircuitos FTDI soldados con un paso de pata de 0,4 mm.
Ahora puede comenzar a instalar el elemento Peltier y el radiador. Unté el sustrato y el radiador en los puntos de contacto con el elemento con pasta térmica. Luego sacó las tuercas "sándwich" resultantes.
Resultó que la placa del convertidor no encaja, descansa con el conector de entrada en el radiador, ligeramente mal calculado. Di la vuelta a los soportes de montaje, colgué la placa y agregué dos soportes más para proteger los elementos de daños mecánicos. Esto es lo que sucedió al final:
Ahora puede verificar la operatividad del generador. Lo calenté en un quemador de gas. El ventilador decidió no poner todavía.
Para empezar, resultó que mezclé la polaridad de conectar el elemento al convertidor. Aunque todo parecía estar correcto, el cable negro, al menos, el rojo, al más. Sin embargo, el generador no quería trabajar. Luego cambié la polaridad de conexión del elemento.
El generador comenzó a funcionar, al principio se encendieron ambos LED, lo que indica la presencia de 5 voltios en la salida y bajo voltaje en la entrada, luego se apagó el LED rojo, el voltaje subió por encima de un voltio y medio.
Para mi disgusto, resultó que sin ventilador, después de un par de minutos de funcionamiento del sistema, el radiador se calentó notablemente. Así no es como funcionarán las cosas.
Al día siguiente, caminé por el mercado del metal y varios mercadillos de computadoras, pero cuando pregunté por los ventiladores de 5 voltios, se encogieron de hombros en todas partes y me aconsejaron que fuera “todavía a ese lugar”, que ya había sido un par. de hace minutos. Al final, me fui a casa no sorbiendo salado.
En casa, realicé un experimento para alimentar un ventilador estándar de 12 voltios desde un convertidor de salida de 5 voltios. Los resultados no me agradaron: el convertidor apagó el LED rojo con evidente desgana y el ventilador se movió débilmente durante varios segundos, tratando de comenzar. El flujo de aire del ventilador a media potencia no fue suficiente para un enfriamiento normal: el radiador se calentó con la misma rapidez, aunque ahora no me quemaba los dedos. Como resultado, decidí pedir el ventilador de eBay.
Resultado
A pesar de la baja eficiencia del elemento Peltier en el modo de generación, obtuve un resultado intermedio: cuando se conectó a la salida del convertidor de una batería portátil con una corriente de carga declarada de 1000 mA, el generador pudo generar una corriente de alrededor de 600 mA. Creo que esta corriente será suficiente para cargar la mayoría de los dispositivos en las condiciones del Gran Zorro Ártico.A la llegada del ventilador (Ibey promete mediados de marzo-principios de abril), comprobaré la refrigeración. Además, deberá probar el funcionamiento del generador en condiciones de "combate", en la hoguera.
Pido disculpas por la calidad de las fotos, no soy fotógrafo. Enlace al artículo que me inspiró: tyts.
Este es un invento interesante de un adolescente en Victoria, Columbia Británica, Canadá.
Ann Makosinski, que solo tiene 15 años, mostró al mundo entero su invento: una linterna que funciona con el calor del cuerpo humano. En su escuela, hubo un concurso de proyectos científicos, y para él, la niña creó tal innovación.
El principio de la linterna.
Ann dijo que se utilizaron elementos Peltier, así como el fenómeno de la diferencia de temperatura entre el aire y la palma humana. El resultado es una linterna que funciona sin pilas. La luz requiere solo una diferencia de 5 grados entre la temperatura del aire y la del cuerpo.
Cómo se creó una linterna milagrosa
Primero, por supuesto, se ensambló un prototipo. Para crearlo, Ann hizo los cálculos necesarios para saber si el calor del cuerpo (o mejor dicho, la palma de la mano) podría convertirse en una fuente constante de electricidad para una linterna. La práctica confirmó los cálculos de la niña. Resultó que la mano humana puede producir suficiente calor para convertirlo en electricidad. Y luego la linterna funcionará sin baterías u otras fuentes, pero solo por el calor del cuerpo humano.
Los elementos a partir de los cuales se ensambla la linterna.
La secuencia de montaje de la innovadora linterna fue la siguiente: Ann tomó un tubo de aluminio hueco, se montaron elementos Peltier en él. Luego la niña colocó el tubo con los elementos en otro, ahora un tubo de PVC con un pequeño orificio. Esto permitió que el aire circulara y enfriara el dispositivo. Y todo funcionó: la linterna comenzó a brillar intensamente cuando la diferencia de temperatura era de solo cinco grados centígrados.
Componente económico de la invención
En total, se crearon 2 prototipos y ambos funcionaron con éxito. Es curioso que este producto sea muy barato, el costo de los componentes de estas 2 muestras fue de solo 26 dolares. Y como resultado de su trabajo creativo, Ann Makosinski participó y se convirtió en una de las 15 finalistas del prestigioso concurso de invención científica GoogleScienceFair para adolescentes de 15 a 16 años.
Como sabes, los elementos Peltier son convertidores termoeléctricos. Cuando se aplica voltaje, un lado del elemento se calienta y el otro lado se enfría. Por el contrario, cuando el elemento se calienta, genera energía. Cuando entra en contacto con la piel humana, solo se producen 0,1 V. Esto complica la tarea, ya que el LED azul utilizado por el autor requiere un voltaje de 3,5 V. Pero aquí también el autor encontró una salida. Entonces empecemos.
Herramientas y materiales:
- elementos Peltier;
-Alambre de cobre;
- LED azul;
-Toroide;
- Transistor bipolar;
- resistencia de 4,7 ohmios;
-Tubo plastico;
-Teñir;
-Cartulina;
-Frustrar;
-Escocés;
-Tijeras;
- Soldador;
-Gobernante;
-Pistola de pegamento;
Paso 1: Construyendo el Caso
Primero, el autor corta 10 cm del tubo. A lo largo de la circunferencia, más cerca de un borde, se marcan los elementos de Peltier. Serán tres en total. Recorta las ventanas.
Pinta el tubo de negro.
Del cartón, corte un círculo con un diámetro igual al diámetro del tubo.
Corta el cartón en ambos lados opuestos entre sí. Se adhiere al extremo del tubo, que está más cerca de las ranuras.
Paso 2: Instalación de los elementos en la caja
Conecta los elementos Peltier en serie. Los extremos medios se acortan y se sueldan. Suelde los cables a los extremos.
Monta los elementos en la caja instalándolos en las ventanas recortadas.
Los extremos de los cables se pasan a través del agujero en el cartón, dentro de la caja.
Paso 3: Toroide
Dado que el LED funciona con un voltaje de 3,5 V y los elementos solo pueden emitir 0,3, el autor recopila el llamado "ladrón de julios". Para hacer esto, necesita un toroide.
Para que sea más fácil distinguir los cables, el autor los tomó en diferentes colores. Teje alambres juntos. Luego, pasando el extremo a través del anillo del núcleo de ferrita, los enrolla alrededor del núcleo. Se enrolla hasta cubrir completamente el núcleo. Limpia las puntas. Toma dos extremos de diferentes colores, de diferentes lados del anillo y los retuerce. Entonces él duerme. Este es un punto común.
Paso 4: Prueba del esquema
Comprueba el funcionamiento del circuito conectando el circuito, como se indica en la foto. El circuito es el siguiente: el extremo del toroide-resistencia-resistencia-la pata central del transistor, el segundo extremo del toroide es la pata derecha del transistor + el cátodo del LED + el contacto negativo de la batería; el ánodo del LED es la pata izquierda del transistor, menos las baterías son los extremos soldados del toroide.
Utiliza como fuente de alimentación una batería de 1,5 V. El autor utilizó transistor NPN, cualquier marca. Si todo está ensamblado correctamente, el LED debería encenderse.
Paso 5: Montaje final de la linterna
Circuitos de soldadura con algunos cambios.Se suelda una resistencia a uno de los extremos del toroide. Los puentes están soldados a las patas laterales del transistor y el extremo libre de la resistencia a la pata central. El segundo extremo del toroide está soldado a la salida derecha del transistor y el cátodo del LED a él. El ánodo está soldado a la pata izquierda.
El signo negativo del elemento Peltier está soldado a la pata derecha del transistor. Más soldadura a dos cables toroidales soldados juntos.
