Kokia žmogaus energija nenaudojama paverčiant ją elektra. Dabar priėjome prie terminio. Parodysiu, kaip pasigaminti amžiną elektrinį LED žibintuvėlį, kuris naudoja mūsų kūno šilumą.
Viena iš Vakarų kompanijų gamina panašius žibintuvėlių raktų pakabukus, naudojančius piršto šilumą. Ten šviečia tik šviesos diodai. Nusprendžiau padidinti žibinto dydį ir padaryti visavertį amžinąjį žibintą.
Elektros užteks ryškiai apšviesti LED skydelį nuo seno baterijomis maitinamo žibintuvėlio.
Ko reikia norint pagaminti šį amžinąjį žibintą?
- Peltier elementai – 4 vnt, pirkite čia –
- Aliuminio gabalas.
- „Boost Converter“ –
- LED skydelis iš seno žibinto.
Aš kalbėjau apie elemento veikimą ankstesniame straipsnyje - mes apie tai nesigilinsime.
Žibintų schema
Grandinė tokia – visi 4 Peltier elementai jungiami nuosekliai: pliusas prie minuso, o tada ši grandinė prijungiama prie stiprinimo keitiklio.
Išankstinė patikra
Išimame didelį radiatorių ir patikriname grandinės funkcionalumą. Radiatorius vėsina elementus iš apačios, o aš juos kaitinu ranka iš viršaus. Elementų išėjime atsiranda maždaug pusės volto įtampa. To pakanka, kad paleistumėte padidinimo keitiklį. Prie keitiklio išvesties prijungtas šviesos diodas šviečia ryškiai, rodydamas jo veikimą.
Žibinto gamyba naudojant Peltier elementus
Dabar viską atgaivinsime. Paimkite aliuminio lakštą ir supjaustykite juostelę. Kuo storesnis aliuminis, tuo geriau. Pakaks 1-3 milimetrų.Iškirpome ruošinius, pavyzdžiui, pečių ašmenis. Centre bus Peltier elementai, o platūs galai tarnaus kaip radiatoriai.
Lankstome ruošinius, kad atrodytų kaip erdvėlaivis iš mokslinės fantastikos filmų apie kosmosą. Tarp jų turi būti vietos. Laidai eis centre. Plastikiniai dangteliai visiškai paslepia radiatorių rankenos viduje, todėl jūsų rankų šiluma nepatenka į radiatorių. Taip liečiame tik termoporas.
Susukame plokštes, sumontuojame elementus, prispaudžiame plastikinėmis trinkelėmis, praleidžiame laidus. Prie vienos iš plokščių pritvirtiname keitiklį.
Padarykime mažas ausytes žibinto tvirtinimui. Tam galite naudoti plonesnį aliuminį. Viską sujungiame ir lituojame.
Tai viskas.
Geriausias laikas naudoti šį žibintuvėlį, žinoma, yra žiema. Kai lauke nulis ar minusas, rankos dar nelabai šąla, o naudoti tokį žibintuvėlį visai įmanoma. Siekiant geresnio poveikio, rankas galima periodiškai keisti.
Pabandykite ką nors panašaus padaryti patys. Tai ne tiek sunku ir brangu, kiek įspūdinga ir jaudinanti.
Sveiki, mano vardas Danilas ir aš paranojiškas. Mano paranoja slypi tame, kad esu įsitikinęs, kad netrukus atvyks Didžiosios Arkties lapės. Nesvarbu, kokiu pavidalu ateis ta pati arktinė lapė - jei liksime gyvi, greičiausiai turėsime pradėti gyventi nuo nulio. O gyventi daug smagiau, kai turi ką įkrauti žibintuvėlio ir dozimetro baterijas. Taip pat galvojančių (kaip ir visų smalsuolių) prašau iškirpti žemiau (atsargiai, sunkios nuotraukos).
Tyrimo dalis
Tiesą sakant, kodėl Peltier elementas? Daug logiškiau įsigyti žibintuvėlį su raumenų pavara („žemės vabalas“), saulės baterijas arba, blogiausiu atveju, pastatyti vėjo malūną. Anksčiau irgi maniau, kad su dirviniais vabalais visai įmanoma išsiversti. Bet jame yra daug judančių dalių, kurias dėdė Liao pagamino iš pigaus plastiko. Pirmas gedimas Didžiosios Arkties lapės sąlygomis – ir liekate be elektros.Na, klausiate, kodėl gi ne saulės baterijos? Nėra judančių dalių. Sutinku, atsakysiu, bet branduolinės ar vulkaninės žiemos sąlygomis ar po dviejų metrų betoniniu pastogės stogu saulę pagauti nėra taip paprasta.
Vėjo malūnas? Kokio ploto turi būti jo mentės, kad galėtų suktis net pučiant silpnam vėjui? Vėl judančios dalys. Vėjo malūnas tinkamas nuolatiniam montavimui įrengiant ilgalaikę pastogę.
Apsvarsčiusi šiuos argumentus, tapau nusivylusi. Tačiau netrukus netyčia aptikau svetainę nepropadu.ru (jokios reklamos, tik nuoroda į pirminę medžiagą). Nepertraukiamai sėdėjau ant jo dvi dienas, o tuo metu aptikau labai įdomų straipsnį apie medžio drožlių krosnelę, pagamintą iš korpuso iš kompiuterio maitinimo šaltinio su Peltier elementu šone (nuoroda įrašo pabaigoje) . Komentaruose buvo daug skeptikų, bet autorius rašė, kad ramiai įkrovė telefoną iš prijungto kiniško DC-DC keitiklio... Užsikabinau.
Dizaino dalis
Iš pradžių e-Bay užsisakiau tą patį Peltier elementą iš kinų (eksperimentams užtenka). Man kainavo 320 rublių. Mane nudžiugino greitas, sekamas, bet nemokamas pristatymas. Be to, prekės buvo išsiųstos pažodžiui praėjus valandai po apmokėjimo (ir tai buvo sekmadienį).Kol Peltier elementas keliavo, apgalvojau būsimo termoelektrinio generatoriaus konstrukciją, radau tinkamą radiatorių su ventiliatoriumi (senovinis procesoriaus radiatorius veikė puikiai), taip pat internete išrausiau DC-DC keitiklio grandinę su maksimali išėjimo srovė yra 1 amperas, esant 5 voltų įtampai.
Nemaniau, kad būtų tikslinga gaminti medžio drožlių krosnelę pagal pavyzdį iš to straipsnio. Metalas, iš kurio gaminama kompiuterinė įranga, yra labai minkštas, veikiant aukštai temperatūrai „nuskęs“ ir greitai perdegs. Todėl buvo nuspręsta pagaminti generatoriaus „nuimamą variantą“, kurį būtų galima montuoti ant stacionarios viryklės šono arba atsiremti į puodą, stovintį ant laužo. O kad tokiomis sąlygomis Peltier elementas neapkeptų ant atviros ugnies, prireikė karščiui atsparios, bet šilumai laidžios tarpinės. Norėdami tai padaryti, man pavyko gauti storos aliuminio plokštės gabalą, kurio matmenys 100x120x5 milimetrai.
Norėdami prispausti Peltier elementą prie aliuminio pagrindo, o savo ruožtu prispausti radiatorių, nusprendžiau naudoti vaikišką metalo konstrukcijų komplektą, kurį kažkada pirkau robotikos reikmėms.
Tačiau Peltier elementas atvyko ir atėjo laikas surinkti.
Technologinė dalis
Turėjome radiatorių, aliuminio plokštę, Peltier elementą, saują radijo komponentų, folijos gabalėlį PCB ir įvairių varžtų bei veržlių. toliau nepamenu.Taigi, visi komponentai surinkti, galite pradėti montuoti.
Atsiprašau už dviejose vietose paženklintą ir išgręžtą plokštę - tik vėliau kilo mintis, kad būtų gražu nufotografuoti visą surinkimo procesą nuo pat pradžių.
Pirma bėda, kuri manęs laukė, buvo 12 voltų standartinis ventiliatorius ant radiatoriaus. Kadangi ketinu gaminti tik 5 voltus ir net esant gana mažai maksimaliai srovei, tai gali sukelti problemų.
Pirmiausia masalą užmečiau visose Permės radijo ir kompiuterių parduotuvėse, bet niekur nebuvo 5 voltų 80x80 milimetrų ventiliatoriaus. O jei ir buvo, tai jie buvo mažesnio dydžio ir su didesne nei 200 mA srove, o tai buvo per daug.
Tada šiek tiek pasigilinau eBay ir sužinojau, kad man reikalingas ventiliatorius kainuoja nuo 300 rublių. Tačiau tikėtis greito pristatymo buvo beprasmiška, todėl palikau šią galimybę kaip atsarginį variantą.
Ir tik po visų paieškų spėjau standartinį 12 voltų ventiliatorių prijungti prie 5 voltų įtampos šaltinio. Paaiškėjo, kad pučia gana gerai, o tuo pačiu ir nenaudoja labai daug srovės. Todėl nusprendžiau kol kas jį palikti, o pabandęs, jei reikės, užsisakyti ventiliatorių eBay.
Pažymėjau aliuminio plokštę ir joje išgręžiau dvi skyles radiatoriui montuoti ir dvi – įtampos keitiklio plokštei. Skyles padariau 4 milimetrų skersmens (varžtams iš dizainerio), o išorėje praplatinau iki 7,5 milimetro, kad paslėptų varžtų galvutes. Po to aš suapvalinau aštrius kampus dilde ir vaikščiojau su šiurkščiu švitriniu popieriumi per visus plokštės paviršius ir smulkiu švitriniu popieriumi, kur buvo prispaustas Peltier elementas.
Šiuo metu aš maniau, kad substrato apdorojimas baigtas ir pradėjau gaminti įtampos keitiklį.
Impulsinio padidinimo įtampos keitiklis sumontuotas ant L6920 IC, kuris pradeda veikti esant 0,8 volto įėjimo įtampai ir leidžia iš jo išvesties pašalinti fiksuotą 3,3 arba 5 voltų įtampą arba kintamą nuo 1,8 iki 5,5 voltų.
Konverterio schema yra tipinė ir paimta iš duomenų lapo.
Norint gauti 5 voltus grandinės išvestyje, 1 kojelė prijungiama prie bendro laido. Jis taip pat sukonfigūruotas išvesti žemą lygį 3 kaištyje, kai įvesties įtampa nukrenta žemiau 1,5 volto.
Grandinei buvo išdėstyta spausdintinė plokštė, ant kurios buvo pritvirtintas prie pagrindo-substrato naudojant tas pačias dalis iš vaikų dizainerio rinkinio. Nesijaudinu dėl plokštės perkaitimo, nes ji priverstinai atvėso dėl oro srauto, pučiamo iš radiatoriaus.
Teko padirbėti su korpuso makrokomandu, kurioje buvo nupirkta mikroschema. Parduotuvės tinklalapyje buvo nurodyta, kad tai yra SSOP-8 byloje. Kaip paaiškėjo, standartiniame „Sprint Layout“ makrokomandų rinkinyje tokio atvejo nėra. Radau SSOP-8 korpuso brėžinį ir padariau makrokomandą, po kurios nukreipiau plokštę. Po bandomojo spausdinimo paaiškėjo, kad mikroschema yra šiek tiek platesnė ir netelpa ant jos kontaktinių kilimėlių. Paieškojus konkretaus lusto modelio (L6920D), nuėjau į Chip-Dip svetainę, kur sužinojau, kad IC su indeksu D yra gaminamas TSSOP-8 pakete. Pasikasęs galvą radau šio korpuso brėžinį, sukūriau makrokomandą ir iš naujo nukreipiau lentą. Dabar viskas pasirodė teisinga.
Plokštė pagaminta naudojant LUT ir surinkta. Paaiškėjo, kad TSSOP-8 korpusą lituoti be plaukų džiovintuvo yra labai nepatogu. Bet mes esame patyrę žmonės, litavome FTDI mikroschemas su 0,4 milimetro kaiščio žingsniu.
Dabar galite pradėti montuoti Peltier elementą ir radiatorių. Pagrindą ir radiatorių sąlyčio su elementu vietose padengiau termo pasta. Tada jis suveržė gautą „sumuštinį“ veržlėmis.
Paaiškėjo, kad keitiklio plokštė netinka, įvesties jungtis remiasi į radiatorių, šiek tiek paskaičiavau. Tvirtinimo kronšteinus apverčiau, lentą pakabinau lauke ir pridėjau dar du laikiklius, apsaugančius elementus nuo mechaninių pažeidimų. Štai kuo mes baigėsi:
Dabar galite patikrinti generatoriaus funkcionalumą. Kaitinau ant dujinio degiklio. Nusprendžiau kol kas neįdiegti ventiliatoriaus.
Pirmiausia paaiškėjo, kad sumaišiau elemento prijungimo prie keitiklio poliškumą. Nors atrodė, kad viskas teisinga – juodas laidas yra prie minuso, raudonas – prie teigiamo. Tačiau generatorius nenorėjo dirbti. Tada pakeičiau elementų jungties poliškumą.
Generatorius pradėjo veikti - iš pradžių užsidegė abu šviesos diodai, signalizuojantys apie 5 voltus išėjime ir žemą įtampą įėjime, tada užgeso raudonas šviesos diodas - įtampa pakilo virš pusantro volto.
Mano nepasitenkinimui paaiškėjo, kad be ventiliatoriaus, po poros minučių paleidus sistemą, radiatorius pastebimai įkaito. Taip neveiks.
Kitą dieną vaikščiojau po metalo turgų ir keletą kompiuterių sendaikčių, bet kai paklausiau apie 5 voltų ventiliatorius, jie visur gūžčiojo pečiais ir patarė eiti „į tą vietą ten“, kur jau buvau poroje. minučių prieš. Dėl to namo grįžau tuščiomis rankomis.
Namuose aš atlikau eksperimentą, kaip įprastą 12 voltų ventiliatorių maitinti iš 5 voltų keitiklio išvesties. Rezultatai manęs nedžiugino - keitiklis akivaizdžiai nenoriai išjungė raudoną šviesos diodą, o ventiliatorius keletą sekundžių silpnai trūkčiojo, bandydamas užvesti. Oro srauto iš ventiliatoriaus, veikiančio puse galingumo, normaliam vėsinimui neužteko – radiatorius įkaito taip pat greitai, nors pirštų nebedegino. Galų gale nusprendžiau užsisakyti ventiliatorių iš Ebay.
Rezultatas
Nepaisant žemo Peltier elemento efektyvumo generavimo režime, vis tiek gavau tarpinį rezultatą - prie keitiklio išėjimo prijungus nešiojamą akumuliatorių, kurio nurodyta įkrovimo srovė yra 1000 mA, generatorius sugebėjo pagaminti apie srovę. 600 mA. Manau, kad šios srovės visiškai pakanka įkrauti daugumą programėlių Didžiosios Arkties lapės sąlygomis.Kai atvyks ventiliatorius (Ibay žada nuo kovo vidurio iki balandžio pradžios), patikrinsiu aušinimą. Be to, turėsite išbandyti generatoriaus veikimą „kovinėmis“ sąlygomis - gaisro metu.
Atsiprašau už nuotraukų kokybę – nesu didelis fotografas. Nuoroda į straipsnį, kuris mane įkvėpė: tyts.
Štai įdomus paauglės Viktorijoje, Britų Kolumbijoje, Kanadoje, išradimas.
Vos 15 metų sulaukusi Ann Makosinski pasauliui parodė savo išradimą – žibintuvėlį, veikiantį naudojant žmogaus kūno šilumą. Jos mokykloje vyko mokslinių projektų konkursas, kuriam mergina sukūrė tokią naujovę.
Kaip veikia žibintuvėlis
Ann pasakojo, kad buvo naudojami Peltier elementai, taip pat buvo panaudotas oro ir žmogaus delno temperatūrų skirtumo fenomenas. Rezultatas – žibintuvėlis, veikiantis be jokių baterijų. Kad atsirastų šviesa, reikia tik 5 laipsnių skirtumo tarp oro ir kūno temperatūros.
Kaip buvo sukurtas stebuklingas žibintas
Pirmiausia, žinoma, buvo surinktas prototipas. Norėdami jį sukurti, Ann atliko reikiamus skaičiavimus, kad išsiaiškintų, ar kūno šiluma (arba, tiksliau, delnas) gali tapti nuolatiniu žibintuvėlio elektros energijos šaltiniu. Praktika patvirtino merginos skaičiavimus. Paaiškėjo, kad žmogaus ranka gali pagaminti pakankamai šilumos, kad ją paverstų elektra. Ir tada žibintuvėlis veiks be jokių baterijų ar kitų šaltinių, o tik nuo žmogaus kūno šilumos.
Elementai, iš kurių surenkamas žibintuvėlis
Naujoviško žibintuvėlio surinkimo seka buvo tokia: Ann paėmė tuščiavidurį aliuminio vamzdelį ir į jį buvo sumontuoti Peltier elementai. Tada mergina vamzdelį su elementais įdėjo į kitą, dabar polivinilchlorido vamzdelį su maža skylute. Tai leido orui cirkuliuoti ir atvėsti įrenginį. Ir viskas pavyko: žibintuvėlis pradėjo ryškiai šviesti, kai temperatūrų skirtumas tesiekė penkis laipsnius šilumos.
Ekonominis išradimo komponentas
Iš viso buvo sukurti 2 prototipai ir abu sėkmingai veikė. Įdomu tai, kad šis produktas yra labai pigus, šių 2 pavyzdžių komponentų kaina buvo tik 26 USD. O dėl savo kūrybinio darbo Anne Makosinski dalyvavo ir tapo viena iš 15 finalininkių prestižiniame GoogleScienceFair mokslinių išradimų konkurse tarp 15-16 metų paauglių.
Kaip žinote, Peltier elementai yra termoelektriniai keitikliai. Įjungus įtampą, viena elemento pusė įkaista, o kita atvėsta. Ir atvirkščiai, kai elementas kaitinamas, jis gamina energiją. Susilietus su žmogaus oda susidaro tik 0,1 V. Tai apsunkina užduotį, nes autoriaus naudojamas mėlynas šviesos diodas reikalauja 3,5 V įtampos. Bet ir čia autorius rado išeitį. Taigi pradėkime.
Medžiagos ir įrankiai:
-Peltier elementai;
-Varinė viela;
- Mėlynas šviesos diodas;
-Toroidas;
-Dvipolis tranzistorius;
-4,7 omų rezistorius;
-Plastikinis vamzdis;
-Dažai;
-Kartonas;
- Folija;
-Škotiškas;
-Žirklės;
-Lituoklis;
-Liniuote;
-Klijų pistoletas;
1 veiksmas: bylos parengimas
Pirmiausia autorius nupjauna 10 cm vamzdelio. Išilgai perimetro, arčiau vieno krašto, daromi Peltier elementų žymėjimai. Iš viso jų bus trys. Išpjauna langus.
Vamzdelį nudažo juodais dažais.
Iš kartono iškirpkite apskritimą, kurio skersmuo lygus vamzdžio skersmeniui.
Apkarpykite kartoną iš abiejų pusių priešais vienas kitą. Priklijuoja jį prie vamzdžio galo, esančio arčiau plyšių.
2 veiksmas: elementų montavimas į korpusą
Sujungia Peltier elementus nuosekliai. Viduriniai galai sutrumpinami ir lituojami. Lituokite laidus iki kraštutinių galų.
Montuoja elementus ant korpuso, montuoja juos išpjautuose langeliuose.
Laidelių galai ištraukiami į skylę kartone, korpuso viduje.
3 veiksmas: toroidas
Kadangi šviesos diodas veikia esant 3,5 V įtampai, o elementai gali gaminti tik 0,3 V, autorius surenka vadinamąjį „džaulio vagį“. Tam jam reikia toroido.
Kad būtų lengviau atskirti laidus, autorė juos paėmė skirtingomis spalvomis. Sujungia laidus. Tada, perkeldamas galą per ferito šerdies žiedą, jis apvynioja juos aplink šerdį. Jis vingiuoja tol, kol visiškai uždengia šerdį. Nuvalo galus. Paima du skirtingų spalvų galus iš skirtingų žiedo pusių ir juos susuka. Tada jis lituoja. Tai yra bendras dalykas.
4 veiksmas: grandinės funkcionalumo patikrinimas
Patikrina grandinės funkcionalumą prijungus grandinę, kaip parodyta nuotraukoje. Grandinė yra tokia: toroido galas - rezistorius - rezistorius - vidurinė tranzistoriaus kojelė; antrasis toroido galas - dešinė tranzistoriaus kojelė + šviesos diodo katodas + neigiamas akumuliatoriaus kontaktas; šviesos diodo anodas - kairė tranzistoriaus kojelė; minus baterijos - lituoti toroido galai.
Kaip maitinimo šaltinį naudoja 1,5 V bateriją. Autorius naudojo NPN tranzistorių, bet kokio žymėjimo. Jei viskas surinkta teisingai, šviesos diodas turėtų užsidegti.
5 veiksmas: galutinis žibintuvėlio surinkimas
Lituoja grandines su tam tikromis modifikacijomis Prie vieno iš toroido galų prilituojamas rezistorius. Lituokite trumpiklius prie šoninių tranzistoriaus kojų, o laisvą rezistoriaus galą - į vidurinį. Antrasis toroido galas yra prilituotas prie dešiniojo tranzistoriaus gnybto, o prie jo - šviesos diodo katodas. Anodas yra prilituotas prie kairės kojos.
Peltier elemento neigiamas yra prilituotas prie tranzistoriaus dešinės kojos. Plius lydmetalis prie dviejų kartu sulituotų toroidinių laidų.
