ما با درک اصل عملکرد آن، مقاله ای در مورد نحوه ساخت یخچال با دستان خود ارائه می دهیم.

روش تولید سرما به طور مستقیم به ابعاد دستگاه آینده بستگی دارد. برای اندازه های بزرگ، یک مدار با فریون انتخاب می شود، برای اندازه های کوچک - عناصر الکتریکی Peltier.

مهم! هنگام ساخت خود، به گزینه دوم که در خانه اجرا می شود توجه کنید.

در مرحله بعد، بیایید به نحوه ساخت یخچال برای اقامتگاه تابستانی و ماشین خود با برق 12 ولت USB نگاه کنیم. از کامپیوتر یا کولر آبی چه چیزی می توان برداشت؟ چگونه یک محفظه مواد ورق را جمع آوری کنیم؟ یخچال های آمونیاکی و تریلر چگونه ساخته می شوند؟

اصل کار و مزایای عنصر خنک کننده پلتیر

در حین کار مبدل پلتیر، دو قسمت آن دمای متفاوتی دارند. هنگامی که جریان الکتریکی از کولر عبور می کند، گرما در نیمه بالایی و جریان سرد در نیمه پایینی ایجاد می شود.

توجه! شما می توانید یک دستگاه خنک کننده را از فروشگاهی که قطعات کامپیوتر یا قطعات فنی رادیویی می فروشد خریداری کنید.

از مزایای چنین یخچال و فریزر می توان به عدم وجود موارد زیر اشاره کرد:

• عناصر متحرک؛
• رسانه های منتقل شده؛
• سر و صدا.

دستورالعمل مونتاژ یخچال ترموالکتریک DIY

برای ساختن یخچال با استفاده از عناصر Peltier با دستان خود، دستورالعمل های گام به گام را بخوانید. جزئیات مراحل را ارائه می دهد و توصیه های مفیدی را ارائه می دهد.

مواد و ابزار

برای کار شما نیاز دارید:

• پلی استایرن منبسط شده ورق هایی با ضخامت 50 میلی متر مناسب هستند.
• عنصر پلتیه؛
• رادیاتور با کولر می توان از تجهیزات کامپیوتری قدیمی حذف کرد.
• خمیر حرارتی؛
• تنظیم کننده با سنسور دما؛
• فوم پلی اورتان؛
• سیم ها؛
• دوشاخه برای اتصال به یک ماشین USB و / یا یک پریز؛
• چاقوی لوازم التحریر;
• ابزار اندازه گیری و مداد؛
• آهن لحیم کاری

جمع آوری پرونده

برای اطمینان از دقت هندسی بدنه یخچال، یک قالب ساخته شده است. ابعاد آن باید با حجم مورد نیاز دستگاه آینده مطابقت داشته باشد. انبار شراب باید به اندازه کافی بلند باشد تا بطری ها را در خود جای دهد.

توجه! از نقاشی یک جعبه یا جعبه با اندازه مناسب به عنوان الگو استفاده می شود.

عناصر ترسیم شده:

• برش به اندازه با چاقوی روحانی؛
• با استفاده از فوم پلی اورتان به یکدیگر متصل می شوند. برای این، عناصر با فوم اعمال شده به سطح آنها به هم متصل می شوند و تا زمانی که ترکیب کاملاً خشک شود، در حالت ثابت باقی می مانند. برای افزایش ویژگی های عایق حرارتی، دیوارها دوبل ساخته می شوند.

جعبه مونتاژ شده به رنگ انتخاب شده در چندین لایه رنگ می شود.

عایق با فویل آلومینیومی با استفاده از میخ های مایع به سطح داخلی دستگاه تبرید چسبانده می شود.

در صورت عدم وجود ورق های فوم پلی استایرن اکسترود شده، می توانید از:

• لمینت شیارهای ویژه مونتاژ سازه را تسهیل می کند. این ماده دارای استحکام کافی است.
• استایروفوم. به خوبی با ابزار برش پردازش می شود. مقاوم در برابر رطوبت. هزینه یخچال استایروفوم کمتر از همتای پلی استایرن منبسط شده است.
• ام دی اف یا تخته فیبر. به دلیل مقاومت کم در برابر رطوبت، پردازش اضافی مورد نیاز خواهد بود.
• پلاستیک جعبه های پیش ساخته با درب ترجیح داده می شوند. جعبه ابزار یا کولر آبی این کار را انجام می دهد.

نصب و راه اندازی واحد خنک کننده

برای اطمینان از جریان موثر فرآیندهای فیزیکی در داخل یک مینی یخچال قابل حمل، نصب به ترتیب زیر انجام می شود:

• یک پروفیل آلومینیومی از داخل به صورت عمود بر دیواره جانبی جعبه نصب شده است. برای انتقال سرما به داخل استفاده خواهد شد.
• یک رادیاتور از داخل به پروفیل آلومینیومی ثابت وصل شده است که با کمک آن از توزیع مجدد هوای سرد در سراسر حجم داخلی اطمینان حاصل می شود.
• یک عنصر Peltier در قسمت بیرونی پروفیل نصب شده است. بهتر است از استفاده از چسب درزگیر به دلیل کارایی پایین آن خودداری کنید. پیچ ها ترجیح داده می شوند.

برای اینکه یخچال خودرو رژیم دمایی مورد نیاز را فراهم کند، از سه عنصر برای خنک کردن ظرف استفاده می شود. یک بلوک از رایانه به عنوان منبع تغذیه استفاده می شود. اگر یخچال به باتری خودرو وصل شود، سیم کشی با دوشاخه فندک لازم است. برای تنظیم دما یک ترموستات به یخچال وصل می شود.

نصب عنصر Peltier باید مطابق با تعدادی از قوانین انجام شود. لازم:

• قطبیت سیم ها را مشاهده کنید. اتصال نادرست باعث گرم شدن داخل و سرد شدن بیرون می شود.
• با نصب کولر گرما را از بالا به موقع دفع کنید. بدون آن، عنصر بیش از حد گرم می شود. مقدار جریان هوا که باید منحرف شود، قدرت سیستم را تعیین می کند.
• واشر عایق را به درستی محکم کنید. ویژگی های آن کارایی کولر را تعیین می کند.
• در هنگام نصب، بین قطعات عنصر و صفحه عایق، خمیر حرارتی را اعمال کنید.
• برای توزیع یکنواخت خنک کننده سرد و سریع در داخل ظرف، یک کولر دیگر بر روی سطح داخلی ثابت می شود. همچنین از تشکیل تراکم جلوگیری می کند.

یخچال از انواع مختلف

اگر به فریزر نیاز دارید، ارزش دارد که یک واحد کمپرسور را جمع آوری کنید. با انجماد سریع و قابل اعتماد مشخص می شود. ساختن چنین وسیله ای به تنهایی دشوار است. شما باید کمی دانش داشته باشید و کمپرسور، اواپراتور و کندانسور در دسترس داشته باشید. چنین واحدی را می توان در تریلر یک ماشین نصب کرد و به طبیعت رفت.

دستگاه های جذبی وجود دارد. آنها عبارتند از:

• ژنراتوری که مخلوط اشباع شده با آمونیاک در آن تغذیه می شود. پس از اتصال به سیستم منبع تغذیه، به جوش می آید.

• کندانسوری که گرمای بیرون یخچال را از بین می برد.
• یک جاذب که در آن به دلیل اختلاف فشار، محلول آمونیاک آب بخارات آمونیاک را جذب می کند. این فرآیند با انتشار گرما همراه است. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، آن را با آب خنک می کنند.
• یک اواپراتور که در آن بخارات مبرد ایجاد می شود.

بنابراین، ساده ترین نسخه یخچال برای یک ماشین، دستگاهی مبتنی بر عناصر Peltier است. این راه حل بهینه در شرایطی است که یک قمقمه مسافرتی مناسب شما نیست. پیاده روی 12 ولت در صورت تهیه آداپتور مخصوص 220 ولت گزینه مناسبی برای دادن خواهد بود.

ویدئو: کیسه یخچال DIY

عنصر Peltier معمولاً مبدلی نامیده می شود که قادر است از اختلاف دما کار کند. این با عبور جریان الکتریکی از طریق هادی ها از طریق کنتاکت ها اتفاق می افتد. برای این، صفحات ویژه در عناصر ارائه شده است. گرما از یک طرف به طرف دیگر منتقل می شود.

امروزه این فناوری در درجه اول به دلیل ظرفیت قابل توجه انتقال حرارت مورد تقاضا است. علاوه بر این، دستگاه ها می توانند فشردگی را به رخ بکشند. رادیاتور برای بسیاری از مدل ها ضعیف نصب شده است. این به این دلیل است که جریان گرما به سرعت خنک می شود. در نتیجه دمای مورد نظر به طور مداوم حفظ می شود.

عنصر مشخص شده هیچ قسمت متحرکی ندارد. دستگاه ها کاملا بی صدا کار می کنند و این یک مزیت بدون شک است. همچنین باید گفت که آنها می توانند برای مدت طولانی کار کنند و موارد خرابی بسیار نادر است. ساده ترین نوع شامل هادی های مسی با تماس ها و سیم های اتصال است. علاوه بر این، یک عایق در سمت خنک کننده وجود دارد. معمولاً از سرامیک یا

چرا عناصر Peltier مورد نیاز است؟

عناصر Peltier اغلب برای ساخت یخچال استفاده می شود. معمولاً ما در مورد مدل های جمع و جور صحبت می کنیم که می توانند برای مثال توسط رانندگان در جاده ها استفاده شوند. با این حال، این حوزه از کاربرد دستگاه ها به پایان نمی رسد. اخیراً، عناصر Peltier به طور فعال در صدا و همچنین تجهیزات آکوستیک نصب شده اند. در آنجا آنها قادر به انجام عملکردهای یک کولر هستند.

در نتیجه آمپلی فایر دستگاه بدون نویز خنک می شود. عناصر Peltier برای کمپرسورهای قابل حمل ضروری هستند. اگر در مورد صنعت علمی صحبت کنیم، دانشمندان از این دستگاه ها برای خنک کردن لیزر استفاده می کنند. در این صورت می توان به تثبیت قابل توجه موج مطالعه برای LED ها دست یافت.

معایب مدل های پلتیه

به نظر می رسد چنین دستگاه ساده و مؤثری هیچ اشکالی ندارد، اما وجود دارد. اول از همه، کارشناسان بلافاصله به ظرفیت نفوذ کم ماژول اشاره کردند. این نشان می دهد که اگر فردی بخواهد دستگاهی را که در شبکه با ولتاژ 400 ولت کار می کند خنک کند، مشکلات خاصی خواهد داشت. در این مورد، یک خمیر دی الکتریک مخصوص تا حدی به حل این مشکل کمک می کند. با این حال، جریان شکست همچنان بالا خواهد بود و سیم پیچ عنصر Peltier ممکن است مقاومت نکند.

علاوه بر این، این مدل ها برای لوازم الکترونیکی دقیق توصیه نمی شوند. از آنجایی که عنصر دارای صفحات فلزی است، حساسیت ترانزیستورها ممکن است مختل شود. آخرین ایراد عنصر Peltier راندمان پایین آن است. این دستگاه ها قادر به رسیدن به اختلاف دمای قابل توجهی نیستند.

ماژول کنترلر

ساختن یک عنصر Peltier DIY برای یک تنظیم کننده بسیار ساده است. برای انجام این کار، باید دو صفحه فلزی و همچنین سیم کشی با مخاطبین را از قبل آماده کنید. اول از همه، هادی ها برای نصب آماده می شوند، که در پایه قرار خواهند گرفت. آنها معمولا با برچسب "PP" خریداری می شوند.

علاوه بر این، نیمه هادی ها باید در خروجی برای کنترل دمای معمولی ارائه شوند. آنها برای انتقال سریع گرما به صفحه بالایی ضروری هستند. برای نصب تمام عناصر باید از آهن لحیم کاری استفاده شود. برای تکمیل عنصر Peltier با دستان خود، دو سیم در آخر متصل می شوند. اولین در پایه پایین نصب شده و در بیرونی ترین هادی ثابت می شود. هنگام انجام این کار، باید از تماس با صفحه اجتناب شود.

بعد، سیم دوم در قسمت بالایی وصل می شود. تثبیت به عنصر شدید نیز انجام می شود. برای بررسی عملکرد دستگاه از تستر استفاده می شود. برای این کار باید دو سیم به دستگاه متصل شود. در نتیجه، انحراف ولتاژ باید تقریباً 23 ولت باشد. در این شرایط، مقدار زیادی به قدرت رگولاتور بستگی دارد.

یخچال با ترمیستور

چگونه یک عنصر Peltier DIY برای یخچال با ترمیستور بسازیم؟ در پاسخ به این سوال، توجه به این نکته مهم است که صفحات مربوط به آن منحصراً از سرامیک انتخاب می شوند. در این مورد از حدود 20 هادی استفاده می شود. این برای اینکه اختلاف دما بیشتر باشد لازم است. می توانید آن را تا 70 درصد افزایش دهید. در این مورد، محاسبه مهم است

این را می توان بر اساس قدرت تجهیزات انجام داد. یخچال فریون مایع در این مورد ایده آل است. عنصر Peltier مستقیماً در نزدیکی اواپراتور که در کنار موتور قرار دارد نصب می شود. برای نصب آن به مجموعه ای استاندارد از ابزار و همچنین واشر نیاز دارید. آنها برای محافظت از مدل در برابر رله شروع ضروری هستند. بنابراین خنک شدن قسمت پایینی دستگاه بسیار سریعتر خواهد بود.

برای دستیابی به تفاوت دما (اثر Peltier) با دستان خود، ممکن است به حداقل 16 هادی نیاز داشته باشید. نکته اصلی این است که سیم هایی را که به کمپرسور متصل می شوند به طور قابل اعتماد عایق بندی کنید. برای اینکه همه چیز به درستی انجام شود، ابتدا باید رطوبت گیر یخچال را جدا کنید. فقط پس از این امکان اتصال همه مخاطبین وجود دارد. پس از اتمام نصب، حد ولتاژ باید با تستر بررسی شود. در صورت خرابی عنصر، ترموستات اول از همه آسیب می بیند. در برخی موارد بروز می کند

یخچال مدل 15 ولت

یخچال و فریزر پلتیه را خودتان انجام دهید با یک ماژول کوچک ساخته شده است. ماژول ها عمدتاً در نزدیکی رادیاتورها نصب می شوند. به منظور رفع ایمن آنها، کارشناسان از گوشه ها استفاده می کنند. عنصر نباید به فیلتر تکیه دهد و این باید در نظر گرفته شود.

برای تکمیل ماژول ترموالکتریک Peltier با دستان خود، صفحه پایین عمدتا از فولاد ضد زنگ انتخاب می شود. هادی ها معمولاً با علامت "PR20" استفاده می شوند. آنها می توانند حداکثر بار را در سطح 3 A تحمل کنند. حداکثر انحراف دما می تواند به 10 درجه برسد. در این مورد، بازده می تواند 75٪ باشد.

المان های پلتیر در یخچال های 24 ولتی

با استفاده از عنصر Peltier، یخچال و فریزر با دستان خود را می توان فقط از هادی هایی با آب بندی خوب ساخت. در عین حال، آنها باید در سه ردیف برای خنک شدن قرار گیرند. جریان عملیاتی در سیستم باید در 4 A نگه داشته شود. می توان آن را با استفاده از یک تستر معمولی بررسی کرد.

اگر از صفحات سرامیکی برای عنصر استفاده می کنید، حداکثر انحراف دما را می توان تا 15 درجه به دست آورد. سیم های خازن فقط پس از قرار دادن واشر نصب می شوند. می توانید آن را به روش های مختلف بر روی دیوار دستگاه ثابت کنید. نکته اصلی در این شرایط استفاده نکردن از چسب حساس به دمای بیش از 30 درجه است.

المنت پلتیر برای کولر خودرو

برای ساختن یک یخچال خودکار با کیفیت بالا با دستان خود، Peltier (ماژول) با صفحه ای انتخاب می شود که ضخامت آن بیش از 1.1 میلی متر نیست. بهتر است از سیم های غیر مدولار استفاده کنید. هادی های مسی نیز برای کار مورد نیاز است. ظرفیت آنها باید حداقل 4A باشد.

بنابراین، حداکثر انحراف دما تا 10 درجه خواهد بود، این طبیعی در نظر گرفته می شود. هادی ها اغلب با علامت "PR20" استفاده می شوند. آنها اخیراً خود را پایدارتر نشان داده اند. آنها همچنین برای انواع تماس ها مناسب هستند. برای اتصال دستگاه به خازن از آهن لحیم کاری استفاده می شود. نصب با کیفیت بالا فقط روی واشر بلوک رله امکان پذیر است. تفاوت در این مورد حداقل خواهد بود.

چگونه المنت کولر آب آشامیدنی بسازیم؟

ماژول (عنصر) Peltier خودتان را انجام دهید برای یک کولر بسیار ساده است. برای او مهم است که فقط صفحات سرامیکی را انتخاب کند. حداقل 12 هادی در دستگاه استفاده شده است.بنابراین مقاومت بالا خواهد بود. عناصر به طور استاندارد با لحیم کاری به هم متصل می شوند. برای اتصال به دستگاه باید دو سیم وجود داشته باشد. المنت باید به پایین کولر متصل شود. در عین حال می تواند با درب دستگاه تماس پیدا کند. به منظور حذف موارد اتصال کوتاه، مهم است که تمام سیم‌کشی‌ها را روی کوره یا کیس تعمیر کنید.

دستگاه های تهویه مطبوع

ماژول (عنصر) "Peltier" برای تهویه مطبوع فقط با هادی های کلاس "PR12" ساخته شده است. آنها عمدتاً به این دلیل انتخاب می شوند که با دمای پایین به خوبی کنار می آیند. حداکثر مدل قادر به ارائه ولتاژ 23 ولت است. نشانگر مقاومت در این حالت در سطح 3 اهم خواهد بود. اختلاف دما حداکثر به 10 درجه می رسد و راندمان 65٪ است. تخمگذار هادی بین ورق ها فقط می تواند در یک ردیف باشد.

تولید ژنراتور

می توانید با استفاده از ماژول (عنصر) Peltier با دستان خود یک ژنراتور بسازید. عملکرد کلی دستگاه 10 درصد افزایش می یابد. این به دلیل خنک شدن بیشتر موتور حاصل می شود. دستگاه می تواند حداکثر بار 30 A را تحمل کند به دلیل تعداد زیاد هادی ها مقاومت آن می تواند 4 اهم باشد. انحراف دما در سیستم تقریباً 13 درجه است. ماژول مستقیماً به روتور متصل می شود. برای این کار ابتدا شفت مرکزی را جدا کنید. در بسیاری از موارد، استاتور تداخلی ندارد. برای جلوگیری از گرم شدن سیم پیچ روتور از سلف، از صفحات سرامیکی استفاده می شود.

خنک کردن کارت گرافیک روی کامپیوتر

برای خنک کردن کارت گرافیک، حداقل 14 هادی باید آماده شود. بهتر است مدل های مسی را انتخاب کنید. ضریب هدایت حرارتی آنها بسیار بالا است. برای اتصال دستگاه به برد از سیم های غیر ماژولار استفاده می شود. این مدل در نزدیکی خنک کننده کارت گرافیک نصب شده است. برای رفع آن معمولا از کوچک استفاده می کنند

برای درست کردن آنها می توانید از آجیل های معمولی استفاده کنید. صدای زیاد کار نشان می دهد که دستگاه به درستی کار نمی کند. در این مورد، لازم است که یکپارچگی سیم کشی را بررسی کنید. همچنین باید هادی ها را بررسی کنید.

عنصر Peltier برای تهویه مطبوع

برای ساختن المنت پلتیر با کیفیت بالا برای کولر گازی از صفحات دو برابر استفاده می شود. حداقل ضخامت آنها باید حداقل 1 میلی متر باشد. در این صورت می توان به انحراف دمایی 15 درجه امیدوار بود. عملکرد کولر گازی پس از تجهیز ماژول ها به طور متوسط ​​20 درصد افزایش می یابد. در این شرایط بیشتر به دمای محیط بستگی دارد. همچنین باید پایداری ولتاژ برق را در نظر بگیرید. در صورت تداخل جزئی، دستگاه می تواند بار تقریباً 4 آمپر را تحمل کند.

هنگام لحیم کاری هادی ها نباید خیلی نزدیک به هم قرار گیرند. برای تکمیل صحیح ماژول های Peltier با دستان خود، کنتاکت های ورودی و خروجی باید فقط روی یکی از دو صفحه نصب شوند. در این صورت دستگاه جمع و جورتر خواهد بود. یک اشتباه فاحش در این موقعیت اتصال مستقیم ماژول به بلوک است. این منجر به آسیب اجتناب ناپذیر به عنصر می شود.

نصب ماژول روی خازن

برای انجام این کار خود، مهم است که قدرت خازن را ارزیابی کنید. اگر از 20 ولت تجاوز نکند، باید عنصر را با هادی هایی که روی آن علامت "PR30" یا "PR26" نشان داده شده است، نصب کنید. برای اینکه ماژول (عنصر) Peltier را با دست خود روی خازن ثابت کنید، از گوشه های فلزی کوچک استفاده کنید.

بهتر است آنها را چهار تا در هر طرف نصب کنید. از نظر کارایی، خازن در نهایت قادر به اضافه کردن 10 درصد است. اگر در مورد از دست دادن گرما صحبت کنیم، آنها ناچیز خواهند بود. راندمان دستگاه به طور متوسط ​​80 درصد است. ماژول ها برای خازن های ولتاژ بالا طراحی نشده اند. در این مورد، حتی تعداد زیادی هادی کمکی نخواهد کرد.

در سال 1834، فیزیکدان فرانسوی ژان چارلز پلتیه، با مطالعه تأثیر الکتریسیته بر رساناها، اثر بسیار جالبی را کشف کرد. اگر جریان از دو هادی غیرمشابه که در مجاورت یکدیگر قرار دارند عبور داده شود، یکی از این هادی ها شروع به گرم شدن بسیار می کند و دیگری، برعکس، بسیار سرد می شود. مقدار گرمای تولید شده و جذب شده مستقیماً به قدرت و جهت جریان الکتریکی بستگی دارد. اگر جهت جریان را تغییر دهید، طرف سرد و گرم تغییر خواهد کرد. اندکی بعد، این پدیده اثر پلتیه نام گرفت و به دلیل کمبود عملی تقاضا در آن زمان، با خیال راحت فراموش شد.

و تنها پس از بیش از صد سال، با اوج شکوفایی عصر نیمه هادی ها، نیاز فوری به چیلرهای فشرده، ارزان و کارآمد وجود دارد. بنابراین ، در دهه 60 قرن بیستم ، اولین ماژول های ترموالکتریک نیمه هادی ظاهر شدند که به آنها عناصر Peltier گفته می شد.

در قلب هر ماژول ترموالکتریک این واقعیت وجود دارد که هادی های مختلف دارای سطوح مختلف انرژی الکترونی هستند. به عبارت دیگر، یک هادی را می توان به عنوان یک منطقه پر انرژی و هادی دوم را به عنوان یک منطقه کم انرژی در نظر گرفت. هنگامی که دو ماده رسانا با هم تماس پیدا می کنند، در حالی که جریان الکتریکی از آنها عبور می کند، یک الکترون باید از یک منطقه کم انرژی به یک منطقه پر انرژی حرکت کند.

اگر الکترون انرژی لازم را به دست نیاورد، این اتفاق نمی افتد. در لحظه جذب این انرژی توسط یک الکترون، نقطه تماس دو رسانا سرد می شود. اگر جهت جریان جریان را تغییر دهید، برعکس، اثر گرمایش نقطه تماس وجود خواهد داشت.

می توان از هر هادی استفاده کرد، اما این اثر فقط در صورت استفاده از نیمه هادی ها از نظر فیزیکی قابل توجه و قابل توجه می شود. به عنوان مثال، هنگامی که فلزات در تماس هستند، اثر پلتیه آنقدر ناچیز است که در پس زمینه گرمایش اهمی عملاً نامرئی است.

یک ماژول ترموالکتریک (TEM)، صرف نظر از اندازه و محل کاربرد آن، از تعداد متفاوتی از به اصطلاح ترموکوپل تشکیل شده است. ترموکوپل همان آجری است که هر TEM از آن ساخته می شود. از دو نیمه هادی با انواع رسانایی مختلف تشکیل شده است. همانطور که می دانید دو نوع هدایت p و n وجود دارد. بر این اساس، دو نوع نیمه هادی وجود دارد. این دو عنصر غیرمشابه در یک ترموکوپل با استفاده از یک پل مسی به هم متصل می شوند. نمک های فلزات مانند بیسموت، تلوریم، سلنیوم یا آنتیموان به عنوان نیمه رسانا استفاده می شود.

TEM مجموعه ای از ترموکوپل های مشابه است که به صورت سری به یکدیگر متصل شده اند. تمامی ترموکوپل ها بین دو صفحه سرامیکی قرار دارند. بشقاب پلتیه. صفحات از نیترید یا اکسید آلومینیوم ساخته شده اند. تعداد واقعی ترموکوپل ها در یک عنصر می تواند متفاوت باشد در یک محدوده بسیار گسترده، از چند قطعه تا چند صد یا هزاران.

به عبارت دیگر، عناصر Peltier می توانند کاملاً از هر قدرتی، از صدم تا چند صد یا هزاران وات برخوردار باشند. جریان مستقیم به طور متوالی از تمام ترموکوپل ها عبور می کند و در نتیجه صفحه سرامیکی بالایی خنک می شود و برعکس قسمت پایینی گرم می شود. اگر جهت جریان را تغییر دهید، صفحه ها مکان خود را تغییر می دهند، صفحه بالایی شروع به گرم شدن می کند و پایینی خنک می شود.

یک ویژگی در عملکرد المنت وجود دارد که به طور فعال برای افزایش راندمان خنک کننده این دستگاه استفاده می شود. همانطور که مشخص است، هنگامی که جریانی از عنصر پلتیه عبور می‌کند، اختلاف دما بین سطحی که گرم می‌شود و سطحی که سرد می‌شود، ایجاد می‌شود. بنابراین، اگر سطحی که به طور فعال گرم می شود در معرض سرمایش اجباری قرار گیرد. به عنوان مثال، استفاده از یک خنک کننده مخصوص، منجر به خنک شدن حتی قوی تر سطح، یعنی آن چیزی که خنک می شود، می شود. در این حالت اختلاف دما با هوای محیط می تواند به چند ده درجه برسد.

مزایا و معایب

مانند هر وسیله فنی، یک ماژول ترموالکتریک مزایا و معایبی دارد:

مشکل افزایش کارایی TEMها بر یک معمای فنی غیر قابل حل استوار است. الکترون های آزاد در واقع ماهیتی دوگانه دارند که در عمل خود را نشان می دهد و همزمان حامل جریان الکتریکی و انرژی حرارتی هستند. در نتیجه، یک عنصر پلتیه با کارایی بالا باید از ماده ای ساخته شود که به طور همزمان دارای دو ویژگی منحصر به فرد متقابل باشد. این ماده باید جریان الکتریکی را به خوبی هدایت کند و گرما را به خوبی هدایت کند. تاکنون چنین موادی در طبیعت وجود ندارد، اما دانشمندان به طور فعال در این راستا کار می کنند.

همه ماژول های ترموالکتریک دارای مشخصات فنی مناسب هستند:

کاربرد TEM ها

علیرغم یک اشکال جدی ذاتی در تمام عناصر Peltier بدون استثنا، یعنی راندمان بسیار پایین، این دستگاه ها کاربرد بسیار گسترده ای هم در علم و فناوری و هم در زندگی روزمره پیدا کرده اند.

ماژول های ترموالکتریک عناصر ساختاری مهم دستگاه هایی هستند مانند:

عنصر پلتیه در دستان یک صنعتگر خانگی

لازم است فوراً رزرو کنید، ساخت مستقل یک عنصر ترموالکتریک حداقل بی معنی و غیر ضروری است. مگر اینکه سازنده دانش آموز کلاس هفتم باشد و به این ترتیب دانش به دست آمده در درس فیزیک را تثبیت نکند.

خرید خیلی راحت تره عنصر ترموالکتریک جدیددر فروشگاه مربوطه خوشبختانه ارزان هستند و کمبودی در انتخاب یک مدل خاص وجود ندارد. و علاوه بر این واقعیت که چیزی برای شکستن یا فرسودگی در آنها وجود ندارد، هر عنصر حرارتی که از یک کامپیوتر قدیمی یا تهویه مطبوع ماشین برداشته شده است، از نظر مشخصات فنی با یک جدید تفاوتی نخواهد داشت.

محبوب ترین مدل حرارتی است: TEC1-12706. ابعاد این دستگاه 40 در 40 میلی متر می باشد. این شامل 127 ترموکوپل است که به صورت سری به هم متصل شده اند. طراحی شده برای جریان 5 A، با ولتاژ مدار 12 ولت. هزینه چنین عنصری به طور متوسط ​​از 200 تا 300 روبل است. اما اگر از یک رایانه قدیمی یا دستگاه غیرضروری دیگر حذف شود، می توانید آن را برای صد یا به طور کلی برای همین پیدا کنید.

با استفاده از چنین عنصری می توانید حداقل دو وسیله بسیار جالب و کاربردی در خانه بسازید.

چگونه با دستان خود یخچال درست کنیم

ساخت یخچال های قابل حمل، به ویژه برای ماشین آلات، کاملاً بر اساس اثر پلتیه است. برای ساخت چنین دستگاهی در خانه، شما نیاز دارید:

• ترموکوپل مارک TEC1-12706. هزینه آن در نزدیکترین فروشگاه (تخصصی) 200 روبل است.
• رادیاتور و فن. آنها از رایانه قدیمی خود حذف می شوند.
• ظرف. هر ظرف غیر ضروری ساخته شده از پلاستیک، فلز یا چوب. در خارج و داخل، چنین ظرفی با صفحات صرفه جویی در حرارت ساخته شده از پلی استایرن یا پلی استایرن منبسط شده چسبانده می شود.

ماژول ترموالکتریک در درب ظرف تعبیه شده است. در این صورت جریان سرما از بالا به پایین رخ می دهد که منجر به خنک شدن یکنواخت مخزن می شود. از داخل ظرف، یک رادیاتور با استفاده از خمیر حرارتی و پیچ و مهره به درب آن متصل می شود.

به منظور افزایش قدرت دستگاه تبرید آینده، می توان تعداد ترمو المنت ها را تا دو یا سه یا بیشتر افزایش داد. در این حالت، ماژول ها با رعایت قطبیت به یکدیگر چسبانده می شوند. به عبارت دیگر، طرف گرم عنصر زیرین با سمت سرد بالادست تماس پیدا می کند.

در خارج، یک رادیاتور دیگر به همراه یک خنک کننده کامپیوتر به پوشش متصل شده است. در محلی که رادیاتورها بسته می شوند باید عایق حرارتی خوبی بین ضلع سرد - داخلی و گرم - بیرونی وجود داشته باشد. لازم است رادیاتورهای بالا و پایین را با پیچ و مهره های بست با دقت بسیار محکم ببندید تا صفحات سرامیکی و عناصر حرارتی واقع بین آنها ترک نخورد.

برق با استفاده از منبع تغذیه وصل می شود را می توان از یک کامپیوتر قدیمی گرفت.

ژنراتور ترموالکتریک قابل حمل

چنین نیروگاه کوچکی می تواند کمک زیادی به گردشگران یا شکارچیان در زمانی که باتری همه ابزارهای الکترونیکی در جنگل تمام می شود، کمک کند. در این شرایط خیلی رمانتیک است که چند چیپس و مخروط خشک بردارید، یک آتش کوچک درست کنید و از آن برای شارژ باتری های خالی شده استفاده کنید و در عین حال غذا درست کنید. این دقیقاً همان کاری است که یک ترموژنراتور قابل حمل ساخته شده بر روی یک عنصر حرارتی امکان انجام آن را می دهد.

برای ساخت این دستگاه فوق العاده به یک اجاق کمپینگ قابل حمل نیاز دارید که با هر نوع سوختی کار کند. در موارد شدید، حتی یک شمع کوچک یا یک قرص الکل خشک می تواند مفید باشد.

آتش در اجاق گاز ایجاد می شود و یک ماژول ترموالکتریک در خارج با کمک خمیر حرارتی به آن متصل می شود. از طریق سیم به مبدل ولتاژ متصل می شود.

مقدار جریان به‌دست‌آمده مستقیماً به اختلاف دمای بین دو طرف سرد و گرم عنصر حرارتی بستگی دارد. برای عملکرد کارآمد، حداقل 100 درجه تفاوت بین سطوح سرد و گرم مورد نیاز است.

در این مورد، باید درک کرد که حداکثر دما توسط نقطه ذوب لحیم کاری که برای ساخت خود ماژول استفاده می شود، محدود می شود. بنابراین برای چنین دستگاه هایی از ماژول های حرارتی ویژه ای استفاده می شود که با استفاده از لحیم نسوز مخصوص ساخته می شوند. در ماژول های معمولی، نقطه ذوب لحیم کاری 150 درجه است. در ماژول های نسوز، لحیم کاری در دمای 300 درجه شروع به ذوب شدن می کند.

تجهیزات برودتی آنقدر در زندگی ما جا افتاده است که حتی تصور اینکه چگونه بدون آن ممکن است انجام شود، دشوار است. اما طرح های کلاسیک مبرد برای استفاده در موبایل مناسب نیستند، مانند کیسه کولر مسافرتی.

برای این منظور از تاسیساتی استفاده می شود که در آنها اصل عملکرد بر اساس اثر پلتیه است. اجازه دهید به طور خلاصه در مورد این پدیده صحبت کنیم.

چیست؟

این اصطلاح به معنای یک پدیده ترموالکتریک است که در سال 1834 توسط طبیعت شناس فرانسوی ژان چارلز پلتیه کشف شد. ماهیت اثر در آزاد شدن یا جذب گرما در منطقه ای است که هادی های غیر مشابه در تماس هستند و از طریق آن جریان الکتریکی عبور می کند.

مطابق با تئوری کلاسیک، توضیح زیر در مورد این پدیده وجود دارد: جریان الکتریکی الکترون‌هایی را بین فلزات حمل می‌کند که بسته به اختلاف پتانسیل تماس در هادی‌های ساخته شده از مواد مختلف، می‌تواند حرکت آنها را تسریع یا کند کند. بر این اساس با افزایش انرژی جنبشی به گرما تبدیل می شود.

بر روی هادی دوم، روند مخالف مشاهده می شود که مطابق با قانون اساسی فیزیک نیاز به پر کردن انرژی دارد. این به دلیل نوسانات حرارتی است که باعث خنک شدن فلزی می شود که هادی دوم از آن ساخته شده است.

فن آوری های مدرن امکان ساخت عناصر نیمه هادی - ماژول ها را با حداکثر اثر ترموالکتریک فراهم می کند. منطقی است که به طور خلاصه در مورد طراحی آنها صحبت کنیم.

دستگاه و اصل کار

ماژول های مدرن ساختاری متشکل از دو صفحه عایق (معمولاً سرامیکی) را نشان می دهند که ترموکوپل هایی به صورت سری بین آنها متصل شده اند. یک نمودار ساده از چنین عنصری را می توان در شکل زیر مشاهده کرد.

افسانه:

• A - مخاطبین برای اتصال به منبع تغذیه؛
• ب - سطح داغ عنصر؛
• ج - سمت سرد؛
• د - هادی های مسی؛
• E - نیمه هادی p-junction;
• F یک نیمه هادی نوع n است.

طراحی به گونه ای ساخته شده است که هر طرف ماژول با اتصالات p-n یا n-p (بسته به قطبیت) در تماس باشد. کنتاکت های p-n گرم می شوند، کنتاکت های n-p سرد می شوند (شکل 3 را ببینید). بر این اساس، اختلاف دما (DT) در طرفین عنصر وجود دارد. برای ناظر، این اثر مانند انتقال انرژی حرارتی بین دو طرف ماژول خواهد بود. قابل ذکر است که تغییر قطبیت منبع تغذیه منجر به تغییر سطح گرم و سرد می شود.

برنج. 3. الف - طرف گرم عنصر حرارتی، ب - طرف سرد

مشخصات فنی

ویژگی های ماژول های ترموالکتریک با پارامترهای زیر توصیف می شود:

• ظرفیت خنک کننده (Q max)، این مشخصه بر اساس حداکثر جریان مجاز و اختلاف دما بین طرفین ماژول، اندازه گیری شده در وات تعیین می شود.
• حداکثر اختلاف دما بین دو طرف عنصر (DT max)، پارامتر برای شرایط ایده آل داده شده است، واحد اندازه گیری درجه است.
• جریان مجاز مورد نیاز برای اطمینان از حداکثر اختلاف دما - I max.
• حداکثر ولتاژ U max مورد نیاز برای جریان I max برای رسیدن به اختلاف پیک DT max.
• مقاومت داخلی ماژول - مقاومت، نشان داده شده در اهم؛
• ضریب کارایی - COP (مخفف انگلیسی - ضریب عملکرد)، در واقع کارایی یک دستگاه است که نسبت خنک کننده به مصرف برق را نشان می دهد. برای عناصر ارزان قیمت، این پارامتر در محدوده 0.3-0.35 است، برای مدل های گران تر به 0.5 نزدیک می شود.

علامت گذاری

بیایید در نظر بگیریم که چگونه برچسب گذاری معمولی ماژول ها با استفاده از مثال شکل 4 رمزگشایی می شود.

شکل 4. ماژول Peltier با علامت TEC1-12706

علامت گذاری به سه گروه مهم تقسیم می شود:

1. تعیین عنصر دو حرف اول همیشه بدون تغییر هستند (TE)، آنها می گویند که این یک عنصر حرارتی است. مورد بعدی اندازه را نشان می دهد، می تواند حروف "C" (استاندارد) و "S" (کوچک) وجود داشته باشد. آخرین عدد نشان می دهد که چند لایه (آبشار) در عنصر وجود دارد.
2. تعداد ترموکوپل های ماژول نشان داده شده در عکس 127 عدد می باشد.
3. مقدار جریان نامی در آمپر داریم - 6 A.

علامت گذاری سایر مدل های سری TEC1 به همین ترتیب خوانده می شود، به عنوان مثال: 12703، 12705، 12710 و غیره.

کاربرد

علیرغم راندمان نسبتاً کم، عناصر ترموالکتریک به طور گسترده در اندازه گیری، محاسبات و لوازم خانگی استفاده می شود. ماژول ها یک عنصر کار مهم دستگاه های زیر هستند:

• واحدهای تبرید سیار;
• ژنراتورهای کوچک برای تولید برق؛
• سیستم های خنک کننده در رایانه های شخصی؛
• کولرهای خنک کننده و گرمایش آب؛
• رطوبت گیر و غیره

اجازه دهید مثال های دقیقی از استفاده از ماژول های ترموالکتریک ارائه دهیم.

یخچال بر روی عناصر پلتیه

واحدهای تبرید ترموالکتریک از نظر عملکرد به طور قابل توجهی نسبت به همتایان کمپرسور و جذب پایین تر هستند. اما آنها دارای مزایای قابل توجهی هستند که استفاده از آنها را در شرایط خاص توصیه می کند. این مزایا عبارتند از:

• سادگی طراحی؛
• مقاومت در برابر لرزش؛
• عدم وجود عناصر متحرک (به استثنای دمیدن فن روی رادیاتور)؛
• سطح سر و صدای کم؛
• ابعاد کوچک؛
• توانایی کار در هر موقعیتی؛
• عمر طولانی؛
• مصرف انرژی پایین

این ویژگی ها برای نصب موبایل ایده آل هستند.

عنصر پلتیه به عنوان مولد برق

ماژول های ترموالکتریک می توانند به عنوان ژنراتور برق عمل کنند اگر یکی از طرف های آنها مجبور به گرم شدن شود. هر چه اختلاف دما بین طرفین بیشتر باشد، جریان تولید شده توسط منبع بیشتر است. متأسفانه، حداکثر دما برای ترموژنراتور محدود است، نمی تواند بالاتر از نقطه ذوب لحیم کاری استفاده شده در ماژول باشد. نقض این شرط منجر به خرابی عنصر می شود.

برای تولید سریال ترموژنراتورها از ماژول های مخصوص با لحیم نسوز استفاده می شود که می توان آنها را تا دمای 300 درجه سانتیگراد گرم کرد. در عناصر معمولی، به عنوان مثال، TEC1 12715، حد 150 درجه است.

از آنجایی که راندمان اینگونه وسایل کم است، تنها در مواردی استفاده می شود که امکان استفاده از منبع انرژی الکتریکی کارآمدتر وجود ندارد. با این وجود، ترموژنراتورهای 5-10 واتی در بین گردشگران، زمین شناسان و ساکنان مناطق دور افتاده مورد تقاضا هستند. تاسیسات ثابت بزرگ و قدرتمندی که با سوخت با دمای بالا تغذیه می‌شوند برای تامین انرژی واحدهای توزیع گاز، تجهیزات ایستگاه هواشناسی و غیره استفاده می‌شوند.

برای خنک کردن پردازنده

اخیراً، این ماژول ها در سیستم های خنک کننده CPU برای رایانه های شخصی مورد استفاده قرار گرفتند. با توجه به راندمان کم عناصر حرارتی، مزایای چنین طرح هایی نسبتاً مشکوک است. به عنوان مثال، برای خنک کردن یک منبع حرارتی 100-170 وات (که با اکثر مدل های CPU مطابقت دارد)، باید 400-680 وات هزینه کنید که نیاز به نصب یک منبع تغذیه قدرتمند دارد.

دومین مشکل این است که یک پردازنده بدون بار انرژی حرارتی کمتری آزاد می کند و ماژول می تواند آن را کمتر از نقطه شبنم خنک کند. در نتیجه، تراکم شروع به شکل گیری می کند، که تضمین می شود به الکترونیک آسیب برساند.

کسانی که تصمیم به ایجاد چنین سیستمی به تنهایی دارند باید یک سری محاسبات را برای انتخاب قدرت ماژول برای یک مدل پردازنده خاص انجام دهند.

با توجه به موارد فوق، استفاده از این ماژول ها به عنوان سیستم خنک کننده CPU مقرون به صرفه نیست، علاوه بر این، می تواند باعث از کار افتادن تجهیزات کامپیوتری شود.

وضعیت در مورد دستگاه های هیبریدی کاملاً متفاوت است، جایی که ماژول های حرارتی همراه با خنک کننده آب یا هوا استفاده می شوند.

ثابت شده است که سیستم های خنک کننده هیبریدی موثر هستند، اما هزینه بالا پایه فن آنها را محدود می کند.

تهویه مطبوع بر پایه پلتیر

از نظر تئوری، چنین دستگاهی از نظر ساختاری بسیار ساده تر از سیستم های کنترل آب و هوای کلاسیک خواهد بود، اما همه چیز به عملکرد کم بستگی دارد. خنک کردن حجم کمی از محفظه یخچال یک چیز است و خنک کردن یک اتاق یا داخل ماشین چیز دیگری است. دستگاه های تهویه مطبوع مبتنی بر ماژول های ترموالکتریک نسبت به تجهیزاتی که با مبرد کار می کنند، برق بیشتری (3-4 برابر) مصرف می کنند.

در مورد استفاده به عنوان یک سیستم کنترل آب و هوای خودرو، قدرت ژنراتور استاندارد برای عملکرد چنین دستگاهی کافی نخواهد بود. جایگزینی آن با تجهیزات کارآمدتر منجر به مصرف سوخت قابل توجهی می شود که مقرون به صرفه نیست.

بحث در مورد این موضوع به طور دوره ای در انجمن های موضوعی مطرح می شود و طرح های مختلف خانگی در نظر گرفته می شود، اما یک نمونه اولیه کار کامل هنوز ایجاد نشده است (به جز یک تهویه مطبوع برای همستر). زمانی که ماژول هایی با کارایی قابل قبول تر در دسترس قرار گیرند، کاملاً ممکن است وضعیت تغییر کند.

برای خنک کردن آب

عنصر ترموالکتریک اغلب به عنوان خنک کننده برای کولرهای آبی استفاده می شود. این ساختار شامل: یک ماژول خنک کننده، یک کنترل کننده با ترموستات و یک بخاری است. چنین پیاده‌سازی بسیار ساده‌تر و ارزان‌تر از مدار کمپرسور است؛ علاوه بر این، قابل اعتمادتر و کارکرد آسان‌تر است. اما معایب خاصی نیز وجود دارد:

• آب زیر 10-12 درجه سانتیگراد خنک نمی شود.
• خنک کننده بیشتر از یک آنالوگ کمپرسور طول می کشد ، بنابراین چنین خنک کننده برای دفتری با تعداد زیادی کارگر مناسب نیست.
• دستگاه به دمای خارجی حساس است، در یک اتاق گرم، آب به حداقل دما خنک نمی شود.
• نصب در اتاق های گرد و غبار توصیه نمی شود، زیرا ممکن است فن مسدود شود و ماژول خنک کننده از کار بیفتد.

کولر آبی رومیزی با استفاده از عنصر Peltier

خشک کن هوا بر اساس عناصر Peltier

بر خلاف تهویه مطبوع، اجرای یک رطوبت گیر بر اساس عناصر ترموالکتریک کاملا امکان پذیر است. طراحی بسیار ساده و ارزان است. ماژول خنک کننده دمای رادیاتور را در زیر نقطه شبنم کاهش می دهد و در نتیجه رطوبت موجود در هوای عبوری از واحد روی آن می نشیند. آب ته نشین شده به یک آکومولاتور مخصوص تخلیه می شود.

با وجود راندمان پایین، در این مورد راندمان دستگاه کاملا رضایت بخش است.

چگونگی اتصال؟

برای اتصال ماژول مشکلی وجود نخواهد داشت، باید یک ولتاژ ثابت به سیم های خروجی اعمال شود، مقدار آن در برگه اطلاعات عنصر نشان داده شده است. سیم قرمز باید به مثبت وصل شود، سیم سیاه به منفی. توجه! معکوس شدن قطبیت سطوح سرد شده و گرم شده را معکوس می کند.

چگونه عملکرد عنصر Peltier را بررسی کنیم؟

ساده ترین و قابل اطمینان ترین راه لمسی است. لازم است ماژول را به منبع ولتاژ مناسب وصل کرده و اضلاع مختلف آن را لمس کنید. برای یک عنصر کارآمد، یکی از آنها گرمتر و دیگری سردتر خواهد بود.

اگر منبع مناسبی در دسترس نباشد، به یک مولتی متر و یک فندک نیاز دارید. فرآیند تأیید بسیار ساده است:

1. پروب ها را به پایانه های ماژول وصل کنید.
2. ما یک فندک روشن را به یکی از طرفین می آوریم.
3. خوانش های دستگاه را مشاهده می کنیم.

در ماژول کار با گرم شدن یکی از طرفین جریان الکتریکی ایجاد می شود که بر روی نمایشگر دستگاه نمایش داده می شود.

چگونه یک عنصر Peltier را با دستان خود بسازیم؟

ساخت یک ماژول خانگی در خانه تقریبا غیرممکن است، به خصوص که با توجه به هزینه نسبتا کم آنها (حدود 4 تا 10 دلار) منطقی نیست. اما می توانید دستگاهی را جمع آوری کنید که در پیاده روی مفید باشد، به عنوان مثال، یک ژنراتور ترموالکتریک.

برای تثبیت ولتاژ، لازم است یک مبدل ساده روی تراشه آی سی L6920 مونتاژ شود.

ولتاژی در محدوده 0.8-5.5 ولت به ورودی چنین مبدلی عرضه می شود ، در خروجی 5 ولت پایدار تولید می کند که برای شارژ بیشتر دستگاه های تلفن همراه کاملاً کافی است. در صورت استفاده از یک عنصر مرسوم Peltier، لازم است محدوده دمای کاری طرف گرم شده را به 150 درجه سانتیگراد محدود کنید. برای اینکه ردیابی را خسته نکنید، بهتر است از یک قابلمه آب جوش به عنوان منبع حرارت استفاده کنید. در این مورد، المنت تضمین می شود که بیش از 100 درجه سانتیگراد گرم نشود.

یخچال های نیمه هادی پلتیر

عملکرد اجزای الکترونیکی مدرن با کارایی بالا که اساس رایانه ها را تشکیل می دهند با تولید گرمای قابل توجهی همراه است، به ویژه هنگامی که در حالت های اورکلاک اجباری کار می کنند. عملکرد کارآمد چنین قطعاتی به وسایل خنک کننده کافی نیاز دارد تا شرایط دمایی مورد نیاز برای عملکرد آنها فراهم شود. به عنوان یک قاعده، چنین وسایلی برای حفظ شرایط دمایی مطلوب کولرهایی هستند که بر اساس رادیاتورها و فن های سنتی ساخته شده اند.

قابلیت اطمینان و عملکرد چنین دستگاه هایی به دلیل بهبود طراحی آنها، استفاده از آخرین فناوری ها و استفاده از انواع سنسورها و دستگاه های کنترلی در ترکیب آنها به طور مداوم در حال بهبود است. این امکان ادغام چنین ابزارهایی را در ترکیب سیستم های رایانه ای فراهم می کند و تشخیص و کنترل عملکرد آنها را به منظور دستیابی به بالاترین بازده و در عین حال اطمینان از شرایط دمایی مطلوب برای عملکرد عناصر رایانه ای امکان پذیر می کند که باعث افزایش قابلیت اطمینان و طولانی شدن زمان آنها می شود. عملکرد بدون مشکل

پارامترهای کولرهای سنتی به طور مداوم در حال بهبود هستند، با این حال، اخیراً وسایل خاصی برای خنک کردن عناصر الکترونیکی مانند یخچال های نیمه هادی Peltier در بازار رایانه ظاهر شده و به زودی محبوبیت پیدا کرده است (اگرچه کلمه کولر اغلب استفاده می شود، اما اصطلاح صحیح در مورد عناصر پلتیر یخچال است).

یخچال های پلتیر، حاوی ماژول های ترموالکتریک نیمه هادی ویژه، که عملکرد آنها بر اساس اثر پلتیه است که در سال 1834 کشف شد، دستگاه های خنک کننده بسیار امیدوارکننده ای هستند. چنین وسایلی سال هاست که با موفقیت در زمینه های مختلف علم و فناوری مورد استفاده قرار می گیرد.

در دهه شصت و هفتاد، صنعت داخلی تلاش های مکرری برای تولید یخچال های خانگی کوچک انجام داد که کار آنها بر اساس اثر پلتیه بود. با این حال، نقص فناوری های موجود، ارزش پایین کارایی و قیمت های بالا اجازه نمی داد که چنین دستگاه هایی در آن زمان آزمایشگاه های تحقیقاتی و میزهای آزمایش را ترک کنند.

اما اثر پلتیه و ماژول های ترموالکتریک تنها مورد توجه دانشمندان باقی نماند. در روند بهبود فناوری ها، بسیاری از پدیده های منفی به طور قابل توجهی تضعیف شدند. این تلاش ها منجر به ماژول های نیمه هادی بسیار کارآمد و قابل اعتماد شده است.

در سال‌های اخیر، این ماژول‌ها که کارشان بر اساس اثر پلتیر است، به طور فعال برای خنک کردن اجزای مختلف الکترونیکی رایانه‌ها استفاده شده است. آنها، به ویژه، شروع به استفاده برای خنک کردن پردازنده های قدرتمند مدرن کردند، که عملکرد آنها با سطح بالایی از انتشار گرما همراه است.

با توجه به خواص حرارتی و عملیاتی منحصر به فرد خود، دستگاه های مبتنی بر ماژول های ترموالکتریک - ماژول های Peltier - امکان دستیابی به سطح مورد نیاز از خنک کننده عناصر رایانه را بدون هیچ گونه مشکل فنی خاص و هزینه های مالی فراهم می کنند. به عنوان خنک کننده قطعات الکترونیکی، این وسایل برای حفظ رژیم های دمایی مورد نیاز برای عملکرد آنها بسیار امیدوار کننده هستند. آنها جمع و جور، راحت، قابل اعتماد و بسیار کارآمد هستند.

یخچال های نیمه هادی به عنوان وسیله ای برای ارائه خنک کننده شدید در سیستم های کامپیوتری، که عناصر آن در حالت های شدید اجباری نصب و کار می کنند، مورد توجه خاص هستند. استفاده از چنین حالت هایی - اورکلاک (اورکلاک) اغلب افزایش قابل توجهی در عملکرد قطعات الکترونیکی مورد استفاده و بنابراین، به عنوان یک قاعده، کل سیستم کامپیوتری را فراهم می کند. با این حال، عملکرد اجزای کامپیوتر در چنین حالت هایی با انتشار گرمای قابل توجهی مشخص می شود و اغلب در حد توانایی های معماری کامپیوتر و همچنین فناوری های میکروالکترونیک موجود و استفاده شده است. چنین اجزای رایانه ای که عملکرد آنها با انتشار گرمای زیاد همراه است، نه تنها پردازنده های با کارایی بالا، بلکه عناصر آداپتورهای ویدئویی با کارایی بالا و در برخی موارد نیز ریز مدارهای ماژول های حافظه هستند. چنین عناصر قدرتمندی برای عملکرد صحیح خود حتی در حالت های استاندارد و حتی بیشتر از آن در حالت های اورکلاک نیاز به خنک کننده شدید دارند.

ماژول های پلتیر

در یخچال های پلتیر از یک یخچال معمولی به اصطلاح ترموالکتریک استفاده می شود که عملکرد آن بر اساس اثر پلتیه است. این اثر به افتخار ساعت ساز فرانسوی پلتیه (1785-1845) نامگذاری شده است که بیش از یک قرن و نیم پیش - در سال 1834 - کشف خود را انجام داد.

خود پلتیه ماهیت پدیده ای را که کشف کرد کاملاً درک نمی کرد. معنای واقعی این پدیده چند سال بعد در سال 1838 توسط لنز (1804-1865) مشخص شد.

لنز یک قطره آب را در فرورفتگی در محل اتصال دو میله ساخته شده از بیسموت و آنتیموان قرار داد. وقتی جریان الکتریکی از یک جهت عبور کرد، یک قطره آب یخ زد. وقتی جریان در جهت مخالف عبور کرد، یخ تشکیل شده ذوب شد. بنابراین، مشخص شد که وقتی دو هادی جریان الکتریکی از کنتاکت عبور می کنند، بسته به جهت دومی، علاوه بر گرمای ژول، گرمای اضافی آزاد یا جذب می شود که به آن گرمای پلتیه می گویند. این پدیده را پدیده پلتیه (اثر پلتیه) می نامند. بنابراین، برعکس پدیده Seebeck است.

اگر در یک مدار بسته متشکل از چندین فلز یا نیمه هادی، دما در مکان های تماس فلزات یا نیمه هادی ها متفاوت باشد، جریان الکتریکی در مدار ظاهر می شود. این پدیده جریان ترموالکتریک در سال 1821 توسط فیزیکدان آلمانی Seebeck (1770-1831) کشف شد.

بر خلاف گرمای ژول-لنز که متناسب با مجذور قدرت جریان است (Q = R · I · I · t)، گرمای پلتیه متناسب با درجه اول قدرت جریان است و هنگامی که جهت دومی تغییر می کند گرمای پلتیه، همانطور که توسط مطالعات تجربی نشان داده شده است، می تواند با فرمول بیان شود:

Qp = П q

که در آن q مقدار برق عبوری است (q = I · t)، P به اصطلاح ضریب پلتیه است که مقدار آن به ماهیت مواد در تماس و دمای آنها بستگی دارد.

حرارت Peltier اگر آزاد شود مثبت و اگر جذب شود منفی در نظر گرفته می شود.

برنج. 1. طرح آزمایش برای اندازه گیری حرارت پلتیه، مس - مس، بی - بیسموت.

در طرح ارائه‌شده آزمایش برای اندازه‌گیری گرمای پلتیه، با مقاومت یکسان سیم‌های R (Cu + Bi) در کالری‌سنج‌ها، همان گرمای ژول در هر کالری‌سنج آزاد می‌شود، یعنی Q = R I I t. از طرف دیگر گرمای پلتیه در یک کالریمتر مثبت و در دیگری منفی خواهد بود. مطابق با این طرح، می توانید گرمای پلتیر را اندازه گیری کنید و مقادیر ضرایب پلتیه را برای جفت هادی های مختلف محاسبه کنید.

لازم به ذکر است که ضریب پلتیه به طور قابل توجهی به دما وابسته است. برخی از مقادیر ضریب پلتیر برای جفت های مختلف فلزات در جدول ارائه شده است.

مقادیر ضریب پلتیر برای جفت های فلزی مختلف
کنستانتان آهن		مس نیکل		سرب-ثابت
تی، ک	P، mV	تی، ک	P، mV	تی، ک	P، mV
273	13,0	292	8,0	293	8,7
299	15,0	328	9,0	383	11,8
403	19,0	478	10,3	508	16,0
513	26,0	563	8,6	578	18,7
593	34,0	613	8,0	633	20,6
833	52,0	718	10,0	713	23,4

ضریب پلتیر، که یک مشخصه فنی مهم مواد است، معمولاً اندازه گیری نمی شود، اما از طریق ضریب تامسون محاسبه می شود:

P = T

که در آن P ضریب پلتیه، a ضریب تامسون و T دمای مطلق است.

کشف اثر پلتیه تأثیر زیادی بر پیشرفت بعدی فیزیک و بعداً در زمینه های مختلف فناوری داشت.

بنابراین، ماهیت اثر باز به شرح زیر است: هنگامی که یک جریان الکتریکی از تماس دو رسانای ساخته شده از مواد مختلف عبور می کند، بسته به جهت آن، علاوه بر گرمای ژول، گرمای اضافی آزاد یا جذب می شود که به آن پلتیر می گویند. حرارت. درجه تجلی این اثر تا حد زیادی به مواد هادی انتخاب شده و حالت های الکتریکی مورد استفاده بستگی دارد.

تئوری کلاسیک پدیده پلتیه را با این واقعیت توضیح می دهد که الکترون هایی که توسط جریان از فلزی به فلز دیگر منتقل می شوند تحت تأثیر اختلاف پتانسیل تماس داخلی بین فلزات شتاب یا کاهش می یابند. در حالت اول انرژی جنبشی الکترون ها افزایش می یابد و سپس به صورت گرما آزاد می شود. در حالت دوم، انرژی جنبشی الکترون ها کاهش می یابد و این کاهش انرژی به دلیل ارتعاشات حرارتی اتم های هادی دوم دوباره پر می شود. در نتیجه خنک شدن اتفاق می افتد. یک نظریه کامل تر، تغییر در انرژی پتانسیل را در حین انتقال یک الکترون از یک فلز به فلز دیگر، بلکه تغییر در انرژی کل را در نظر می گیرد.

اثر پلتیه در مورد استفاده از نیمه هادی های نوع p و n به شدت مشاهده می شود. بسته به جهت جریان الکتریکی از طریق تماس نیمه هادی ها از انواع مختلف - پیوندهای pn- و np به دلیل برهم کنش بارهای نشان داده شده توسط الکترون ها (n) و سوراخ ها (p) و بازترکیب آنها، انرژی یا جذب می شود یا منتشر شد. در نتیجه این فعل و انفعالات و فرآیندهای انرژی تولید شده، گرما یا جذب یا آزاد می شود. استفاده از نیمه هادی های نوع p و n در یخچال های ترموالکتریک در شکل 1 نشان داده شده است. 2.

برنج. 2. استفاده از نیمه هادی های نوع p و n در یخچال های ترموالکتریک.

ترکیب تعداد زیادی از جفت نیمه هادی های نوع p و n امکان ایجاد عناصر خنک کننده - ماژول های Peltier با توان نسبتاً بالا را فراهم می کند. ساختار ماژول پلتیر ترموالکتریک نیمه هادی در شکل 1 نشان داده شده است. 3.

برنج. 3. ساختار ماژول Peltier

ماژول Peltier یک یخچال ترموالکتریک متشکل از نیمه هادی های نوع p و n است که به صورت سری به هم متصل شده اند و اتصالات p-n و n-p را تشکیل می دهند. هر یک از این انتقال ها با یکی از دو رادیاتور تماس حرارتی دارد. در نتیجه عبور جریان الکتریکی با قطبیت خاص، اختلاف دما بین رادیاتورهای ماژول Peltier ایجاد می شود: یک رادیاتور به عنوان یخچال کار می کند، رادیاتور دیگر گرم می شود و برای حذف گرما کار می کند. در شکل شکل 4 ظاهر یک ماژول معمولی Peltier را نشان می دهد.

برنج. 4. ظاهر ماژول Peltier

یک ماژول معمولی اختلاف دمای قابل توجهی را ارائه می دهد که چندین ده درجه است. با خنک کردن اجباری مناسب رادیاتور گرمایش، رادیاتور دوم - یخچال، اجازه می دهد تا به دمای منفی برسد. برای افزایش اختلاف دما، می توان ماژول های ترموالکتریک Peltier را آبشاری کرد و در عین حال از خنک شدن کافی آنها اطمینان داشت. این امر باعث می شود تا با روش های نسبتاً ساده، اختلاف دما قابل توجهی به دست آید و از خنک شدن مؤثر عناصر محافظت شده اطمینان حاصل شود. در شکل شکل 5 نمونه ای از ماژول های پلتیه معمولی آبشاری را نشان می دهد.

برنج. 5. نمونه ای از ماژول های پلتیه آبشاری

دستگاه های خنک کننده مبتنی بر ماژول های پلتیر اغلب کولرهای پلتیر فعال یا به سادگی کولرهای پلتیه نامیده می شوند.

استفاده از ماژول های پلتیر در کولرهای اکتیو باعث کارآمدی آنها در مقایسه با انواع استاندارد کولرهای مبتنی بر رادیاتور و فن های سنتی می شود. با این حال، در فرآیند طراحی و استفاده از کولرها با ماژول‌های پلتیر، لازم است تعدادی از ویژگی‌های خاص ناشی از طراحی ماژول‌ها، اصل عملکرد آن‌ها، معماری سخت‌افزار کامپیوتر مدرن و کارایی آن‌ها در نظر گرفته شود. سیستم و نرم افزار کاربردی

قدرت ماژول Peltier از اهمیت زیادی برخوردار است که معمولاً به اندازه آن بستگی دارد. یک ماژول کم مصرف سطح مورد نیاز خنک کننده را فراهم نمی کند، که می تواند منجر به اختلال در عملکرد عنصر الکترونیکی محافظت شده، به عنوان مثال، یک پردازنده، به دلیل گرم شدن بیش از حد آن شود. با این حال، استفاده از ماژول های با ظرفیت بیش از حد می تواند باعث کاهش دمای رادیاتور خنک کننده به سطح تراکم رطوبت از هوا شود که برای مدارهای الکترونیکی خطرناک است. این به دلیل این واقعیت است که آبی که به طور مداوم در نتیجه تراکم به دست می آید، می تواند منجر به اتصال کوتاه در مدارهای الکترونیکی رایانه شود. در اینجا لازم است یادآوری کنیم که فاصله بین رساناهای رسانا در تخته های مدار چاپی مدرن اغلب کسری از میلی متر است. با این وجود، علیرغم همه چیز، این ماژول های قدرتمند Peltier در خنک کننده های با کارایی بالا و سیستم های خنک کننده و تهویه اضافی مربوطه بودند که به KryoTech و AMD در تحقیقات مشترک خود اجازه دادند تا پردازنده های AMD را که با استفاده از فناوری سنتی ساخته شده بودند، با فرکانس بیش از 1 اورکلاک کنند. گیگاهرتز، یعنی فرکانس عملکرد آنها را تقریباً 2 برابر در مقایسه با حالت استاندارد عملکرد آنها افزایش دهند. و باید تاکید کرد که این سطح از عملکرد در شرایط اطمینان از پایداری و اطمینان لازم پردازنده ها در حالت های اجباری به دست آمده است. خوب، نتیجه چنین اورکلاک شدید، یک رکورد عملکرد در بین پردازنده های معماری و مجموعه دستورالعمل 80x86 بود. و شرکت KryoTech با ارائه واحدهای خنک کننده خود در بازار پول خوبی به دست آورده است. با تجهیز به وسایل الکترونیکی مناسب، ثابت کرده اند که به عنوان پلتفرم هایی برای سرورها و ایستگاه های کاری با کارایی بالا مورد تقاضا هستند. و AMD تأییدیه سطح بالای محصولات خود و مواد آزمایشی فراوانی را برای بهبود بیشتر معماری پردازنده های خود دریافت کرده است. به هر حال، مطالعات مشابهی با پردازنده های Intel Celeron، Pentium II، Pentium III انجام شد که در نتیجه افزایش قابل توجهی در عملکرد نیز به دست آمد.

لازم به ذکر است که ماژول های Peltier در طول کار خود مقدار نسبتاً زیادی گرما تولید می کنند. به همین دلیل، نه تنها باید از یک فن قدرتمند به عنوان بخشی از کولر استفاده کنید، بلکه باید از اقداماتی برای کاهش دمای داخل کیس کامپیوتر استفاده کنید تا از گرم شدن بیش از حد بقیه اجزای کامپیوتر جلوگیری کنید. برای این منظور، استفاده از فن های اضافی در ساخت کیس کامپیوتر توصیه می شود تا تبادل حرارتی بهتری با محیط خارج از کیس فراهم شود.

در شکل شکل 6 ظاهر یک خنک کننده فعال را نشان می دهد که شامل یک ماژول نیمه هادی Peltier است.

برنج. 6. ظاهر یک کولر با ماژول Peltier

لازم به ذکر است که سیستم های خنک کننده مبتنی بر ماژول های Peltier نه تنها در سیستم های الکترونیکی مانند کامپیوتر استفاده می شود. چنین ماژول هایی برای خنک کردن دستگاه های مختلف با دقت بالا استفاده می شوند. ماژول های Peltier برای علم اهمیت زیادی دارند. اول از همه، این مربوط به تحقیقات تجربی انجام شده در فیزیک، شیمی و زیست شناسی است.

اطلاعات مربوط به ماژول‌ها و یخچال‌های Peltier و همچنین ویژگی‌ها و نتایج استفاده از آنها را می‌توانید در سایت‌های اینترنتی، به عنوان مثال، در آدرس‌های زیر مشاهده کنید:

ویژگی های عملیات

ماژول های Peltier که به عنوان بخشی از وسایل خنک کننده عناصر الکترونیکی استفاده می شوند با قابلیت اطمینان نسبتاً بالایی متمایز می شوند و بر خلاف یخچال هایی که با استفاده از فناوری سنتی ایجاد می شوند، قطعات متحرک ندارند. و همانطور که در بالا ذکر شد، به منظور افزایش کارایی کار آنها، استفاده از آبشار را امکان پذیر می کند، که این امکان را فراهم می کند که دمای محفظه های عناصر الکترونیکی محافظت شده را حتی با قدرت اتلاف قابل توجه آنها به مقادیر منفی برساند.

با این حال، علاوه بر مزایای آشکار، ماژول های Peltier دارای تعدادی خواص و ویژگی های خاص هستند که باید هنگام استفاده از آنها در ترکیب خنک کننده ها مورد توجه قرار گیرند. برخی از آنها قبلا ذکر شده است، اما برای استفاده صحیح از ماژول های Peltier، آنها نیاز به بررسی دقیق تری دارند. مهمترین ویژگی ها شامل ویژگی های عملیاتی زیر است:

• ماژول های Peltier که در حین کارکرد خود مقدار زیادی گرما از خود ساطع می کنند، نیازمند وجود هیت سینک ها و فن های مناسب در کولر هستند که قادر به حذف موثر گرمای اضافی از ماژول های خنک کننده هستند. لازم به ذکر است که ماژول های ترموالکتریک با راندمان (بازده) نسبتاً پایین مشخص می شوند و با انجام عملکردهای یک پمپ حرارتی، خود منابع قدرتمند گرما هستند. استفاده از این ماژول ها به عنوان بخشی از وسایل خنک کننده برای قطعات الکترونیکی کامپیوتر باعث افزایش قابل توجه دمای داخل واحد سیستم می شود که اغلب به اقدامات و وسایل اضافی برای کاهش دمای داخل کیس کامپیوتر نیاز دارد. در غیر این صورت، افزایش دمای داخل کیس، نه تنها برای عناصر محافظت شده و سیستم های خنک کننده آنها، بلکه برای بقیه اجزای رایانه نیز مشکلاتی را برای عملکرد ایجاد می کند. همچنین باید تأکید کرد که ماژول های Peltier یک بار اضافی نسبتاً قدرتمند برای منبع تغذیه هستند. با در نظر گرفتن مصرف فعلی ماژول های Peltier، مقدار توان منبع تغذیه کامپیوتر باید حداقل 250 وات باشد. همه اینها باعث می شود مادربردها و کیس های ATX با منبع تغذیه کافی انتخاب شوند. استفاده از این ساختار باعث می شود تا اجزای کامپیوتر بتوانند حالت های حرارتی و الکتریکی بهینه را سازماندهی کنند. لازم به ذکر است که یخچال های پلتیر با منبع تغذیه مخصوص به خود وجود دارد.
• ماژول Peltier در صورت خرابی، عنصر خنک شده را از رادیاتور کولر جدا می کند. این منجر به نقض بسیار سریع رژیم حرارتی عنصر محافظت شده و شکست سریع آن از گرمای بیش از حد بعدی می شود.
• دمای پایینی که در حین کار یخچال های پلتیه با ظرفیت اضافی رخ می دهد به متراکم شدن رطوبت هوا کمک می کند. این امر برای قطعات الکترونیکی خطرناک است، زیرا تراکم می تواند باعث اتصال کوتاه بین قطعات شود. برای رفع این خطر، استفاده از یخچال های پلتیر با قدرت بهینه توصیه می شود. اینکه تراکم اتفاق می افتد یا نه به پارامترهای مختلفی بستگی دارد. مهمترین آنها عبارتند از: دمای محیط (در این مورد دمای هوای داخل کیس)، دمای جسم خنک شده و رطوبت هوا. هرچه هوای داخل کیس گرمتر و رطوبت بیشتر باشد، احتمال تراکم رطوبت و در نتیجه خرابی قطعات الکترونیکی کامپیوتر بیشتر می شود. در زیر جدولی وجود دارد که وابستگی دمای تراکم رطوبت را به جسم خنک شده بسته به رطوبت و دمای محیط نشان می دهد. با استفاده از این جدول می توانید به راحتی تشخیص دهید که آیا خطر تراکم رطوبت وجود دارد یا خیر. به عنوان مثال، اگر دمای خارجی 25 درجه سانتیگراد و رطوبت آن 65٪ باشد، تراکم رطوبت روی جسم سرد شده زمانی رخ می دهد که دمای سطح آن زیر 18 درجه سانتیگراد باشد.

دمای تراکم رطوبت

رطوبت، %
درجه حرارت محیط، درجه سانتیگراد	30	35	40	45	50	55	60	65	70
30	11	13	15	17	18	20	21	23	24
29	10	12	14	16	18	19	20	22	23
28	9	11	13	15	17	18	20	21	22
27	8	10	12	14	16	17	19	20	21
26	7	9	11	13	15	16	18	19	20
25	6	9	11	12	14	15	17	18	19
24	5	8	10	11	13	14	16	17	18
23	5	7	9	10	12	14	15	16	17
22	4	6	8	10	11	13	14	15	16
21	3	5	7	9	10	12	13	14	15
20	2	4	6	8	9	11	12	13	14

علاوه بر این ویژگی‌ها، لازم است تعدادی از شرایط خاص مرتبط با استفاده از ماژول‌های ترموالکتریک Peltier به عنوان بخشی از خنک‌کننده‌هایی که برای خنک کردن پردازنده‌های مرکزی با کارایی بالا رایانه‌های قدرتمند استفاده می‌شوند، در نظر گرفته شود.

معماری پردازنده‌های مدرن و برخی از برنامه‌های سیستم، تغییر در مصرف انرژی را بسته به بار پردازنده فراهم می‌کنند. این به آنها امکان می دهد مصرف انرژی خود را بهینه کنند. به هر حال، این نیز توسط استانداردهای صرفه جویی در انرژی که توسط برخی از توابع ساخته شده در سخت افزار و نرم افزار رایانه های مدرن پشتیبانی می شود، تصریح شده است. در شرایط عادی، بهینه سازی عملکرد پردازنده و مصرف انرژی آن تأثیر مفیدی هم بر حالت حرارتی خود پردازنده و هم بر تعادل حرارتی کلی دارد. با این حال، باید توجه داشت که حالت‌های با تغییرات دوره‌ای در مصرف انرژی را می‌توان با وسایل خنک‌کننده پردازنده‌ها با استفاده از ماژول‌های Peltier ترکیب کرد. این به این دلیل است که یخچال های پلتیر موجود معمولاً برای کار مداوم طراحی شده اند. از این نظر، ساده ترین یخچال های Peltier که کنترل ندارند، برای استفاده با برنامه های خنک کننده مانند، به عنوان مثال، CpuIdle، و همچنین با سیستم عامل های Windows NT / 2000 یا Linux توصیه نمی شوند.

اگر پردازنده به حالت مصرف انرژی کم و بر این اساس، اتلاف گرما وارد شود، کاهش قابل توجهی در دمای کیس و کریستال پردازنده ممکن است. خنک شدن بیش از حد هسته پردازنده در برخی موارد می تواند باعث توقف موقت عملکرد آن و در نتیجه یخ زدن دائمی رایانه شود. لازم به یادآوری است که طبق اسناد اینتل، حداقل دمایی که معمولاً عملکرد صحیح پردازنده های سریال Pentium II و Pentium III در آن تضمین می شود +5 درجه سانتیگراد است، اگرچه، همانطور که تمرین نشان می دهد، آنها در دماهای پایین تر کاملاً خوب کار می کنند.

برخی از مشکلات نیز می تواند در نتیجه کار تعدادی از عملکردهای داخلی ایجاد شود، به عنوان مثال، آنهایی که فن های خنک کننده را کنترل می کنند. به طور خاص، حالت های مدیریت توان پردازنده در برخی از سیستم های کامپیوتری شامل تغییر سرعت چرخش فن های خنک کننده از طریق سخت افزار داخلی مادربرد است. در شرایط عادی، این به طور قابل توجهی عملکرد حرارتی پردازنده کامپیوتر را بهبود می بخشد. با این حال، در مورد استفاده از ساده‌ترین یخچال‌های پلتیر، کاهش سرعت چرخش می‌تواند منجر به بدتر شدن رژیم حرارتی و نتیجه مرگبار پردازنده به دلیل گرم شدن بیش از حد آن توسط ماژول Peltier شود، که علاوه بر عملکرد عملکرد یک پمپ حرارتی، منبع قدرتمند گرمای اضافی است.

لازم به ذکر است که مانند پردازنده‌های مرکزی کامپیوتر، یخچال‌های پلتیر می‌توانند جایگزین مناسبی برای روش‌های سنتی خنک‌کننده چیپ‌ست‌های ویدئویی مورد استفاده در آداپتورهای ویدئویی با کارایی بالا باشند. عملکرد چنین چیپست های ویدئویی با انتشار گرمای قابل توجهی همراه است و معمولاً در حالت های عملکرد آنها تغییرات شدیدی ایجاد نمی کند.

برای رفع مشکلات حالت های مصرف برق متغیر که باعث تراکم رطوبت هوا و هیپوترمی احتمالی و در برخی موارد حتی گرم شدن بیش از حد عناصر محافظت شده مانند پردازنده های کامپیوتر می شود، باید استفاده از این حالت ها و تعدادی از سیستم های داخلی را کنار بگذارید. در توابع به طور متناوب، با این حال، می توان از سیستم های تبرید با کنترل هوشمند یخچال پلتیر استفاده کرد. چنین وسایلی می تواند نه تنها عملکرد فن ها را کنترل کند، بلکه حالت های عملکرد خود ماژول های ترموالکتریک را نیز تغییر می دهد که به عنوان بخشی از خنک کننده های فعال استفاده می شود.

گزارش‌هایی از آزمایش‌هایی در مورد تعبیه ماژول‌های مینیاتوری Peltier به طور مستقیم در ریزمدارهای پردازنده برای خنک کردن حیاتی‌ترین ساختارهای آن‌ها وجود دارد. این راه حل با کاهش مقاومت حرارتی به خنک سازی بهتر کمک می کند و می تواند فرکانس کاری و عملکرد پردازنده ها را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

بسیاری از آزمایشگاه های تحقیقاتی در حال کار برای بهبود سیستم هایی برای اطمینان از شرایط دمایی مطلوب برای عناصر الکترونیکی هستند. و سیستم های خنک کننده شامل استفاده از ماژول های ترموالکتریک Peltier بسیار امیدوار کننده در نظر گرفته می شوند.

نمونه هایی از یخچال های پلتیر

اخیراً، ماژول های Peltier تولید داخلی در بازار رایانه ظاهر شده اند. آنها دستگاه های ساده، قابل اعتماد و نسبتا ارزان (7 تا 15 دلار) هستند. به طور معمول، یک فن خنک کننده گنجانده نشده است. با این وجود، چنین ماژول هایی نه تنها با وسایل خنک کننده امیدوارکننده آشنا می شوند، بلکه می توانند از آنها برای هدف مورد نظر خود در سیستم های حفاظتی اجزای رایانه نیز استفاده کنند. در اینجا پارامترهای مختصری از یکی از نمونه ها آمده است.

اندازه ماژول (شکل 7) - 40 × 40 میلی متر، حداکثر جریان - 6 A، حداکثر ولتاژ - 15 ولت، مصرف برق - تا 85 وات، اختلاف دما - بیش از 60 درجه سانتیگراد. این ماژول با ارائه یک فن قدرتمند قادر است از پردازنده تا 40 وات اتلاف انرژی محافظت کند.

برنج. 7. نمای خارجی یخچال PAP2X3B

نسخه های کمتر و قدرتمندتری از ماژول های داخلی Peltier در بازار وجود دارد.

طیف دستگاه های خارجی بسیار گسترده تر است. در زیر نمونه هایی از یخچال ها را مشاهده می کنید که در طراحی آنها از ماژول های ترموالکتریک Peltier استفاده شده است.

یخچال های پلتیر اکتیو از Computernerd

نام	تولید کننده / تامین کننده	پارامترهای فن	CPU
PAX56B	Computernerd	بلبرینگ	پنتیوم / MMX تا 200 مگاهرتز، 25 وات
PA6EXB	Computernerd	بلبرینگ دوگانه، سرعت سنج	پنتیوم MMX تا 40 وات
DT-P54A	راه حل های DesTech	بلبرینگ دوتایی	پنتیوم
AC-P2	کولر AOC	بلبرینگ	پنتیوم II
PAP2X3B	Computernerd	3 بلبرینگ	پنتیوم II
STEP-UP-53X2	ترمودینامیک مرحله ای	2 بلبرینگ	پنتیوم II، سلرون
PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	Computernerd	3 بلبرینگ، سرعت سنج	پنتیوم II، سلرون
PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier	Computernerd	3 بلبرینگ، سرعت سنج	پنتیوم II، سلرون
PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier	Computernerd	3 بلبرینگ، سرعت سنج	پنتیوم II، سلرون

یخچال PAX56B برای خنک کردن پردازنده های Pentium و Pentium-MMX اینتل، Cyrix و AMD طراحی شده است که در فرکانس های حداکثر 200 مگاهرتز کار می کنند. ماژول ترموالکتریک 30x30 میلی متری به یخچال اجازه می دهد تا دمای پردازنده را زیر 63 درجه سانتی گراد با اتلاف توان 25 وات و دمای خارجی 25 درجه سانتی گراد نگه دارد. با توجه به اینکه اکثر پردازنده ها انرژی کمتری را از بین می برند، این یخچال به شما این امکان را می دهد که دمای پردازنده را بسیار کمتر از بسیاری از خنک کننده های جایگزین مبتنی بر هیت سینک و فن نگه دارید. ماژول PAX56B Peltier از منبع تغذیه 5 ولتی تغذیه می کند که می تواند حداکثر 1.5 A را تامین کند. فن این یخچال 12 ولت و حداکثر 0.1 آمپر نیاز دارد. پارامترهای فن یخچال PAX56B: بلبرینگ، 47.5 میلی متر، 65000 ساعت، 26 دسی بل. ابعاد کلی این یخچال 25*25*28.7 میلی متر است. قیمت تقریبی یخچال PAX56B 35 دلار است. قیمت ذکر شده مطابق با لیست قیمت شرکت برای اواسط سال 2000 ارائه شده است.

یخچال PA6EXB برای خنک کردن پردازنده های قدرتمندتر Pentium-MMX طراحی شده است که تا 40 وات انرژی را از بین می برند. این یخچال برای تمامی پردازنده‌های اینتل، سیریکس و AMD مناسب است که از طریق سوکت 5 یا سوکت 7 متصل می‌شوند. الف) در ولتاژ 5 B با اتصال از طریق یک اتصال برق استاندارد کامپیوتر. اندازه کلی یخچال PA6EXB 60 × 60 × 52.5 میلی متر است. در هنگام نصب این یخچال برای تبادل حرارت خوب رادیاتور با محیط لازم است فضای باز در اطراف یخچال حداقل 10 میلی متر در بالا و 2.5 میلی متر در طرفین در نظر گرفته شود. یخچال PA6EXB دمای CPU 62.7 درجه سانتی گراد با اتلاف توان 40 وات و دمای خارجی 45 درجه سانتی گراد را ارائه می دهد. با در نظر گرفتن اصل عملکرد ماژول ترموالکتریک که بخشی از این یخچال است، برای جلوگیری از تراکم رطوبت و اتصال کوتاه، لازم است از برنامه هایی که پردازنده را برای مدت طولانی در حالت خواب قرار می دهند خودداری کنید. قیمت تقریبی چنین یخچالی 65 دلار است. قیمت ذکر شده مطابق با لیست قیمت شرکت برای اواسط سال 2000 ارائه شده است.

DT-P54A (همچنین به عنوان Computernerd PA5B شناخته می شود) برای پردازنده های Pentium طراحی شده است. با این حال، برخی از شرکت های ارائه دهنده این یخچال ها در بازار آن را به کاربران Cyrix / IBM 6x86 و AMD K6 توصیه می کنند. رادیاتور موجود در یخچال به اندازه کافی کوچک است. ابعاد آن 29 × 29 میلی متر است. یخچال دارای سنسور حرارتی داخلی است که در صورت لزوم از گرم شدن بیش از حد آن مطلع می شود. او همچنین عنصر Peltier را کنترل می کند. کیت شامل یک دستگاه کنترل خارجی است. عملکردهای نظارت بر ولتاژ و عملکرد خود عنصر Peltier، عملکرد فن و همچنین دمای پردازنده را انجام می دهد. اگر عنصر یا فن Peltier از کار افتاده باشد، اگر فن کمتر از 70 درصد سرعت مورد نیاز (4500 دور در دقیقه) بچرخد، یا اگر دمای پردازنده از 145 درجه فارنهایت (63 درجه سانتیگراد) بالاتر رود، دستگاه زنگ هشدار ایجاد می کند. . اگر دمای پردازنده از 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد) بالاتر رفت، عنصر Peltier به طور خودکار روشن می شود، در غیر این صورت در حالت خاموش شدن است. ویژگی اخیر مشکلات تراکم رطوبت را از بین می برد. متأسفانه خود عنصر به قدری محکم به رادیاتور چسبانده شده است که بدون تخریب ساختار آن جدا نمی شود. این باعث می شود که نصب آن بر روی رادیاتور قوی تر دیگر غیرممکن باشد. در مورد فن، طراحی آن با سطح بالایی از قابلیت اطمینان مشخص می شود و دارای پارامترهای بالایی است: ولتاژ تغذیه - 12 ولت، سرعت چرخش - 4500 RPM، سرعت تامین هوا - 6.0 CFM، مصرف برق - 1 وات، ویژگی های نویز - 30 دسی بل این یخچال به اندازه کافی قدرتمند و برای اورکلاک مفید است. با این حال، در برخی موارد اورکلاک پردازنده، فقط باید از یک هیت سینک بزرگ و یک خنک کننده خوب استفاده کنید. قیمت این یخچال از 39 تا 49 دلار متغیر است. قیمت ذکر شده مطابق با لیست قیمت چند شرکت برای اواسط سال 2000 داده شده است.

یخچال AC-P2 برای پردازنده های Pentium II طراحی شده است. این کیت شامل یک کولر 60 میلی متری، یک رادیاتور و یک عنصر 40 میلی متری Peltier است. برای پردازنده های Pentium II 400 مگاهرتز و بالاتر مناسب نیست، زیرا تراشه های حافظه SRAM عملا خنک نمی شوند. قیمت تخمینی اواسط سال 2000 - 59 دلار.

یخچال PAP2X3B (شکل 8) مشابه AOC AC-P2 است. این شامل دو خنک کننده 60 میلی متری است. مسائل خنک کننده SRAM حل نشده باقی مانده است. لازم به ذکر است که استفاده از یخچال همراه با برنامه های خنک کننده مانند CpuIdle و همچنین در سیستم عامل های Windows NT یا Linux توصیه نمی شود، زیرا احتمال تراکم رطوبت روی پردازنده وجود دارد. قیمت تخمینی اواسط سال 2000 - 79 دلار.

برنج. 8. شکل ظاهری یخچال PAP2X3B

یخچال STEP-UP-53X2 مجهز به دو فن است که مقدار زیادی هوا را از طریق رادیاتور به گردش در می آورد. قیمت تخمینی اواسط سال 2000 - 79 دلار (Pentium II)، 69 دلار (Celeron).

یخچال های سری Computernerd Bcool (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier، PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier، PAP2CX3B-10S، BCool-EST PC-Peltier) برای پردازنده های Pentium II و Celeron طراحی شده اند که دارای ویژگی های مشابهی هستند. در جدول زیر

یخچال های سری BCool

مورد		PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier							PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier
پردازنده های پیشنهادی		پنتیوم II و سلرون
تعداد هواداران		3
نوع پنکه مرکزی		بلبرینگ، سرعت سنج (12 ولت، 120 میلی آمپر)
اندازه فن مرکزی		60x60x10 میلی متر
نوع فن خارجی		بلبرینگ	بلبرینگ، سرعت سنج							بلبرینگ، ترمیستور
اندازه فن خارجی		60x60x10 میلی متر	60x60x25 میلی متر
ولتاژ، جریان		12 ولت، 90 میلی آمپر	12 ولت، 130 میلی آمپر							12 ولت، 80-225 میلی آمپر
کل مساحت تحت پوشش فن ها		84.9 سانتی متر 2
جریان کل برای طرفداران (قدرت)		300 میلی آمپر (3.6 وات)	380 میلی آمپر (4.56 وات)							280-570 میلی آمپر (3.36-6.84W)
تعداد پین های هیت سینک (مرکز)		63 بلند و 72 کوتاه
تعداد پین های روی هیت سینک (در هر لبه)		45 بلند و 18 کوتاه
تعداد کل پین های روی هیت سینک		153 بلند و 108 کوتاه
ابعاد رادیاتور (مرکز)		57x59x27 میلی متر (شامل ماژول ترموالکتریک)
ابعاد رادیاتور (در هر انتها)		41x59x32 میلی متر
ابعاد کلی رادیاتور		145x59x38 میلی متر (شامل ماژول ترموالکتریک)
ابعاد کلی یخچال		145x60x50 میلی متر	145x60x65 میلی متر
وزن یخچال		357 گرم	416 گرم							422 گرم
ضمانت		5 سال
قیمت تخمینی (2000)		$74.95	$79.95							$84.95

لازم به ذکر است که گروه یخچال های BCool نیز شامل دستگاه هایی می شود که ویژگی های مشابهی دارند اما فاقد عناصر پلتیر هستند. چنین یخچال‌هایی طبیعتاً ارزان‌تر هستند، اما به عنوان وسیله‌ای برای خنک‌کردن اجزای رایانه نیز مؤثر نیستند.

در تهیه مقاله از مطالبی از کتاب کامپیوتر شخصی: تنظیم، بهینه سازی و اورکلاک استفاده شده است. ویرایش دوم، Rev. و اضافی، - SPb .: BHV - پترزبورگ. 2000 .-- 336 ص.