Пельтье

Задача по получению низкой температуры возникла при исследовании частотных свойств кварцевых резонаторов. Такие характеристики нелинейные, поэтому довольствоваться только доступными температурами недостаточно.

Я уже провел опыты по непрерывному охлаждению резонаторов от температуры +24 до температуры -18 градусов, используя морозильную камеру. Теперь, наиболее интересные экземпляры, я остужу до температуры -30 градусов, используя элемент Пельтье, и максимальный холодильный режим в морозилке.

Отметим здесь, что КПД элемента Пельтье снижается, со снижением температуры окружающей среды. Так в помещении с температурой +24 градуса, температура холодной пластины снижалась до +10 градусов, т.е. на 14 градусов! (Напряжение 12В, ток около 2 А).

При работе внутри морозильной камеры, температура на холодной стороне модуля опустилась с -24 до -30 градусов, т.е. всего на 6 градусов! (это гораздо меньше, чем могут утверждать характеристики такого элемента - обещают десятки градусов).

Сборка в морозильнике:

Для примера приведу изображение снятой характеристики для кварца на 25 МГц SMD03225C4

Кварц или X-tal. Ножки припаяны.

Характеристики:

На верхнем графике виден переход через точку максимальной частоты, далее снижение. На нижнем графике первый наклонный вниз участок - линейное охлаждение резонатора, именно тут можно оценить коэффициент частота/температура для теоретической оценки частоты при более низких температурах. Дальнейшее повышение частоты связано с началом насыщения элемента и передачи тепла с "горячей" поверхности на холодную. Последний участок роста частоты - элемент Пельтье обесточен, что вызвало еще больший приход теплоты снизу и нагрев резонатора.

Наконец пришли мои долгожданные элементы Пельтье(заказывал 4, пришло пока 2). Один TEC1 12706 рассчитанный на 12V и второй SP1848-27145, судя по описанию и немногочисленным даташитам на 5V.

В огромный пакет был запакован второй элемент (ссылки на товар в комментариях).

Нашёл два процессорных радиатора, один даже с вентилятором, намазал термопасты и.. результат не впечатлил, температура прилично так опускается, но, когда пельтье работает на 12 вольтах, вентилятор не успевает отводить тепло и радиатор быстро нагревается. Было решено сделать водяное охлаждение. Снял вентилятор и окунул радиатор с TEC1 12706 в воду.

Следующим был SP1848-27145. В описании на али и в даташитах было написано, что рабочее напряжение 5V. Ну ок, приклеил пельтьешку термопастой на радиатор, поставил в воду, подал 5V, и получил жалкие 0 градусов. Возмущённый таким результатом, я решил выжать из него всё и дал 12В.

-20, и это при комнатной температуре 29 градусов!

Оба элемента пельтье превращают каплю воды в лёд меньше, чем за пол минуты. После экспериментов вода нагрелась до 36 градусов.

Где можно это использовать? Пельтье идеально подойдёт для охлаждения/нагрева напитков, для портативных холодильников, ведь при работе не в полную мощность, для его охлаждения будет хватать обычного процессорного кулера. Также, хоть это и не лучшая идея, я хочу попробовать сделать на нём мини-кондиционер.

На этом всё, спасибо, если дочитали.

P.S. питал блоком питания компьютера, ток замерять не было возможности, т.к. эта функция в мультиметре оказалось сломанной(

Нашёл я всё таки радиаторы, правда маленькие со старых видяшек. Установил на радиатор с помощью капельки термопасты (соскреб с чипа видяхи, совсем чуть чуть), радиатор с элементом Пельтье установил на кулера, так чтобы воздух снизу заходил и обдувал радиатор. Ну а наверх поставил железную эмалированную кружку с кипятком, только что из чайника, максимальное напряжение которое я получил - 0,89 вольта. Значение маленькое, но всё из за хренового охаждения, и маленького радиатора

Дело в том, что кружка с кипятком имея температуру около 99 градусов Цельсия, отдает это тепло на элемент и он не успевает охладиться. Сторона которая находилась на радиаторе была почти такой же горячей как и та на которой стояла кружка, жаль у меня нет термометра чтобы измерить реальную температуру.

Далее я подключил нагрузку, в виде моторчика, снова вскипятил воду и залил в кружку, включив перед этим тестер в получившуюся электрическую цепь. Максимум который он выдал - 130 миллиампер. Опять же, хреновое охлаждение, на этот раз я взял старую систему охлаждения с видяхи и направил поток воздуха между гребнями радиатора.

Далее был тест с подачей питания на элемент Пельтье. Подавал 7,4 вольта с аккумулятора от радиоуправляемого вертолётика. Одна сторона очень сильно прогрелась, но снизу со всей дури дул кулер пытаясь это всё охладить, а с верху буквально за 30-50 секунд образовался не хилый такой конденсат и плюс был довольно холодным. Я ждал минут десять он не замёрз, потом были попытки теста с аккумулятором литий полимерным от квадрика на 11,1 вольта и ёмкостью 5000 миллиампер (40С).

Сначала одна сторона резко охладилась, сильнее чем при тестах на 7.4 вольта, но потом начала нагреваться, так как обратная сторона тоже так не хило нагрелась, а радиатор от видяхи и кулер от старого ПэКа не справлялись с её охлаждением. Так как эти элементы в середине имеют полупроводники, которые припаяны легкоплавким припоем (который плавиться при температуре около 125 градусов Цельсия) то я решил дальше (читай дольше) не тестировать при 11,1 вольтах, от греха подальше. А подождать нормального процессорного радиатора и сделать ещё один тест.

2 - Для нормального походного холодильника - не подойдут
3 - Нужен большой радиатор, что при его размерах и отдачи не оправданно

Плюсы:
1 - Маленькие размеры - 4х4 сантиметра
2 - Отлично подойдёт для изготовления самодельного кулера воды (в офисах такие стоят)
3 - Отлично подойдёт как аварийный генератор в связке с платой от аварийного "павербанка" на пальчиковых батареях, так как он может выдавать до 1.5 вольта, а они как раз и работают от 15 вольтовых батареек, телефон заряжать конечно долго будет, но экстренный звонок совершить сможете.
4 - Подходит для замены вышедших элементов в кондиционерах автомобилей

5 - Низкая цена
6 - идеально подходит для создания мини холодильника для газировок (незаменимая вещь в душных офисах)

Характеристики:

Модель TEC1-12706

Наличие герметизации Да

Рабочее напряжение, Вольт (V) от 3.7 до 12

Максимальное напряжение, Вольт (V) 15,4 (есть шанс вывести из строя)

Рабочий ток, Ампер (A) 6

Мощность, Ватт (W) 53.3

Максимальная мощность охлаждения, Ватт (W) 53

Рабочая температура, градусов Цельсия <60C

Максимальная рабочая температура, градусов Цельсия <80C

Размеры, мм 40x40x4

Длинна проводов, мм 300

Ко-во термопар 127

Цвет Белый

Вообще советую для приобретения в целях экспериментов, если хотите соорудить что нибудь серьёзно сначала закажите и поработайте с этим элементом.

кому интересно - покупал у этого продавца