كيفية تثبيت عنصر بلتيير بشكل صحيح في الثلاجة. ثلاجة سيارة افعلها بنفسك على عناصر بلتيير. تبريد بطاقة الفيديو على الكمبيوتر
في هذا المقال ، نموذج لثلاجة السيارة ، صنعه مؤلف قناة Alex Shev بيديه ، على الرغم من صعوبة المنتج الناتج ، في ثلاثة أيام فقط. الجهاز يعمل على عناصر بلتيير. يوجد أدناه ، في نهاية المنشور ، نموذج آخر يعمل على نفس الأساس.
تم استخدام عدد من المواد والتفاصيل.
اعمل على المنتج
نقطع الرغوة باستخدام حلزوني 1 كيلو وات ومصدر طاقة 5 فولت. تم تثبيت اللولب بين أرجل الطاولة. لقد قمت بلصق رغوة البوليسترين برغوة البولي يوريثان. نقطع الأخاديد في الغطاء حتى لا يتململ.
كان من المفترض أن يتم لصق الصينية بالرغوة ، ولكن كان من الأسهل إخراج صندوق منها ، واستخدام الدرج لتقوية قوة ثلاجة السيارة. اتضح أن الأبعاد 38 × 30 سم ، العمق 28. سعة 3 زجاجات 1.5 لتر على التوالي. يمكنك الحصول على صفين من هذا القبيل ، أو 2 × 2 لترًا جنبًا إلى جنب.
في مشعاعين ، نقوم بحفر ثقوب للثرمستورات للتحكم في درجة الحرارة. على البرد أيضا للتثبيت. لقد قطعنا فتحة في غطاء ثلاجة السيارة وقمنا بتسخين المبادل الحراري للداخل بمقدار 1-1.5 سم. بعد ذلك ، باستخدام الغراء الموصّل حراريًا ، نقوم بربط عنصرين من بلتيير بالمشعات. واحد يناسب عنصرين بلتيير. الفجوة بين الرغوة والرادياتير معزولة أيضًا. في المثال الموضح ، يتم استخدام bestizol.
نجمعها معًا ، ونلصق المراوح على المبادل الحراري ، ونركب المتحكم الدقيق ، وشاشة LSD ، والمرحل. حتى الآن ، فقط بالطريقة المفصلية.
تحقق أيضًا من الموديلات الرائعة مع الشحن المجاني في هذا المتجر الصيني. هناك ستجد أيضًا عناصر بلتيير.
نكتب برنامجًا للميكروكونترولر. استخدم مؤلف هذا الفيديو التعليمي ملحقًا لتعطيل عناصر بلتيير عند درجة حرارة المبرد الساخنة لأكثر من 55 درجة. وأيضًا عندما تكون درجة الحرارة في الثلاجة نفسها أقل من 5 درجات. يتم تعطيل العناصر نفسها فقط. تستمر المروحة والميكروكونترولر في العمل.
يتم قياس درجة الحرارة بواسطة محول ADC: على المبرد الساخن ، على المبرد ، في الثلاجة نفسها. يظهر على الشاشة.
يتم توفير مصدر الطاقة للعناصر من خلال مرحل إضافي فقط عندما يكون الإشعال قيد التشغيل (المحرك قيد التشغيل) ، حتى لا تهبط البطارية.
في المنزل ، عند الفحص ، انخفضت درجة الحرارة في ثلاجة السيارة إلى 12 درجة في ساعة واحدة واستمرت على هذا النحو. توقفت درجة حرارة المبرد الساخن عند 49 درجة. في السيارة ، عند تبريد 4 زجاجات من Mojito واستخدام المراكم الباردة ، أوقف بلتيير في الساعة الأولى عند 55 درجة من مبادل حراري ساخن. والوقت التالي تم إيقاف تشغيله عندما كانت درجة الحرارة بالداخل أقل من 5 درجات. الفاصل الزمني للعمل: 4 دقائق عمل ، 1.5 دقيقة اغلاق.
الاستنتاجات:
افعل ذلك بنفسك-ثلاجة-صندوق حراري تلقائي
تحياتي أيها القراء الأعزاء! نظرًا لأنني أسافر أنا وعائلتي كثيرًا في الصيف ونخرج بانتظام لحفلات الشواء ، فقد ظهرت مسألة تخزين الطعام. سواء في الرحلات الطويلة أو ليوم واحد. 
أصبح من الواضح أنه لا يمكن الاستغناء عن ثلاجة أو كيس حراري. بدأ التعرف على السوق. أبسط أكياس حرارية. العبوات الحرارية لن تؤخذ بعين الاعتبار لينة ، تأخذ مساحة صغيرة ، خفيفة ، أرخص. الجانب السلبي بالنسبة لي هو النسيج والدرزات بالداخل ، ومن غير المناسب غسلها. متوسط السعر 500-1000 روبل. حاويات حرارية. جسم بلاستيكي صلب ، سهل التنظيف. السلبيات - تشغل مساحة بغض النظر عما إذا كانت هناك منتجات بالداخل أم لا. متوسط السعر من 2500 روبل. 
تتطلب كل من الأكياس والحاويات مراكم باردة. الثلاجات التي تحتوي على عناصر بلتيير هي نفس الحاويات الحرارية ، ولكن بنظام تبريد مدمج في الغطاء. اعتمادًا على قوة العناصر ، يمكن أن يبرد حتى 20 درجة مئوية من درجة الحرارة الخارجية. مدعوم من الشبكة الكهربائية للسيارة. ناقص - إذا لم يكن مزودًا بنظام إيقاف التشغيل ، فيمكنه استنزاف بطارية السيارة. متوسط السعر من 3500 روبل. ضاغط ثلاجات السيارات .. أخطرها على الإطلاق. مصممة للرحلات الطويلة. يمكن أن تعمل بالكهرباء والغاز. يقومون بعملهم بشكل جيد جدا. ناقص - يكلفون مثل ثلاجتين منزليتين عاديتين. *** نظرت إلى كل هذا وقررت ، من أجل فهم ما أحتاجه ، أن أصنع ثلاجة بيدي.
حسنًا ، لنكون أكثر دقة ، صندوق حراري. بالنسبة لي ، الشيء الرئيسي هو أن المكثفات لا تقطر في أي مكان وأن المنتجات لا تختنق على الطريق. أخذت ورقة من البلاستيك الرغوي (العزل برتقالي للغاية). انقطع. مجمعة بمسامير ذاتية التنصت ومانعة للتسرب. لا توجد زوايا ، معزولة في الأعلى ، تنجيد وطلاء. كل شيء "كما هو". لماذا تعقد؟ 
الصورة من قبل مؤلف القناة. يتم عمل القواطع عند مفاصل الجدران والسقف لتقليل فقد الحرارة. نفذت اختبارات الحمل. نظرًا لأن الغطاء صلب ، أي أنه في كل مرة تفتحه ، يدخل الهواء الدافئ الحاوية ، أثبت الصندوق أنه ممتاز. يستمر البرد لمدة يوم ونصف على الأقل (في علامة تبويب واحدة للمراكم الباردة) ، مع فتحات منتظمة. البطيخ والماء والأطعمة المبردة واللحوم - كل شيء يبدو رائعًا. بشكل عام ، تركت كل شيء كما هو في الوقت الحالي ، إنه رائع لأغراضي. وهذا ليس مؤسفًا ، إذا كان هناك أي شيء. لا شيء أكثر ديمومة من مؤقت. وأنت تختار أفضل ما يناسبك.
الثلاجة مصنوعة من البلاستيك الرغوي ووحدات بلتيير
سيتطرق الحديث في مقال اليوم ، ليس حول تحويل رغوة التغليف إلى صمغ عن طريق إذابتها في الأسيتون. اليوم سنتحدث عن صناعة منزلية أكثر تعقيدًا ولكنها مفيدة جدًا في المنزل أو المرآب أو في المنزل. منذ أيام الدراسة ، عرفنا عن عنصر بلتيير ، والذي عند تطبيق جهد معين عليه يطلق الحرارة من جانب والبرودة من الجانب الآخر. 
نفس العنصر ، 75 واط ، لذلك ، سنصنع ثلاجة صغيرة ، يمكنك تسميتها ثلاجة سطح المكتب. بالنسبة للمبتدئين ، دعنا نأخذ رغوة تغليف رقيقة ، وبمساعدة شريط مزدوج الوجه ، سنقوم بتجميع صندوق بباب منه. نأخذ حجم الصندوق تقريبًا كزجاجة ماء 5 لتر. 
صندوق الستايروفوم بعد ذلك نقوم بتجميع الجزء الرئيسي. نقوم بغراء مبرد ألمنيوم صغير من الإلكترونيات إلى الجانب البارد للعنصر على المعجون الحراري. على الجانب الساخن ، نلصق غرفة التبريد من المعالج بمروحة على نفس التركيبة. 
الوحدة الرئيسية للجهاز. بعد قطع ثقب في الجدار الخلفي للصندوق ، نقوم بإدخال مشعاع بارد بالداخل ولصق الوحدة بأكملها بالجدار الخلفي. 
الجدار الخلفي للثلاجة ، قم بتوصيل أطراف العنصر والمروحة بالتوازي ، قم بتزويد 12 فولت. نضع علبتين من الرغوة في ثلاجتنا. بعد ساعة نشرب مشروبًا بدرجة حرارة 15 درجة. 
كل ما تحتاج لمعرفته حول ثلاجات Rybak و Autotourist
لقد أصبحت معدات التبريد راسخة في حياتنا لدرجة أنه من الصعب تخيل كيف كان من الممكن الاستغناء عنها. لكن تصميمات المبردات الكلاسيكية ليست مناسبة للاستخدام المحمول ، على سبيل المثال ، كحقيبة تبريد للسفر.
لهذا الغرض ، يتم استخدام التركيبات التي يعتمد مبدأ التشغيل فيها على تأثير بلتيير. دعونا نتحدث بإيجاز عن هذه الظاهرة.
ما هذا؟
يشير هذا المصطلح إلى ظاهرة كهروحرارية اكتشفها عالم الطبيعة الفرنسي جان تشارلز بيليتييه عام 1834. جوهر التأثير هو إطلاق أو امتصاص الحرارة في المنطقة التي تتلامس فيها الموصلات غير المتشابهة ، والتي يمر خلالها تيار كهربائي.
وفقًا للنظرية الكلاسيكية ، يوجد التفسير التالي للظاهرة: ينقل التيار الكهربائي الإلكترونات بين المعادن ، والتي يمكن أن تسرع أو تبطئ حركتها ، اعتمادًا على فرق جهد التلامس في الموصلات المصنوعة من مواد مختلفة. وفقًا لذلك ، مع زيادة الطاقة الحركية ، يتم تحويلها إلى حرارة.
في الموصل الثاني ، تتم ملاحظة العملية العكسية ، والتي تتطلب تجديد الطاقة ، وفقًا للقانون الأساسي للفيزياء. ويرجع ذلك إلى التأرجح الحراري الذي يتسبب في تبريد المعدن الذي يتكون منه الموصل الثاني.
تتيح التقنيات الحديثة تصنيع وحدات-عناصر أشباه الموصلات بأقصى قدر من التأثير الكهروحراري. من المنطقي التحدث بإيجاز عن تصميمها.
الجهاز ومبدأ العملية
الوحدات الحديثة عبارة عن هيكل يتكون من لوحين عازل (عادة من السيراميك) ، مع مزدوجات حرارية متصلة في سلسلة بينهما. يمكن العثور على مخطط مبسط لمثل هذا العنصر في الشكل أدناه.
التعيينات:
- أ - جهات اتصال للاتصال بمصدر طاقة ؛
- B هو السطح الساخن للعنصر ؛
- ج - الجانب البارد
- د - الموصلات النحاسية.
- E هو أشباه الموصلات p-junction ؛
- F هو نوع من أشباه الموصلات من النوع n.
تم تصميم التصميم بحيث يتصل كل جانب من جوانب الوحدة إما بتقاطعات p-n أو n-p (اعتمادًا على القطبية). يتم تسخين جهات الاتصال p-n ، وتبريد n-p (انظر الشكل 3). وفقًا لذلك ، يحدث اختلاف في درجة الحرارة (DT) على جوانب العنصر. بالنسبة للمراقب ، سيبدو هذا التأثير وكأنه نقل للطاقة الحرارية بين جوانب الوحدة. يشار إلى أن التغيير في قطبية العرض يؤدي إلى تغيير في الأسطح الساخنة والباردة.
أرز. 3. أ - الجانب الساخن من المزدوجات الحرارية ، ب - الجانب البارد تحديد
يتم وصف خصائص الوحدات الحرارية من خلال المعلمات التالية:
- سعة التبريد (Q max) ، يتم تحديد هذه الخاصية على أساس الحد الأقصى المسموح به من التيار وفرق درجة الحرارة بين جانبي الوحدة ، مقاسة بالواط ؛
- الحد الأقصى للاختلاف في درجة الحرارة بين جانبي العنصر (DT max) ، يتم إعطاء المعلمة للظروف المثالية ، ووحدة القياس هي الدرجات ؛
- القوة الحالية المسموح بها المطلوبة لضمان أقصى فرق في درجة الحرارة - أنا كحد أقصى ؛
- الحد الأقصى للجهد U max المطلوب للتيار I max للوصول إلى فرق الذروة DT max ؛
- المقاومة الداخلية للوحدة - المقاومة ، يشار إليها بالأوم ؛
- معامل الكفاءة - COP (اختصار من اللغة الإنجليزية - معامل الأداء) ، في الواقع ، هذه هي كفاءة الجهاز ، حيث توضح نسبة التبريد إلى استهلاك الطاقة. بالنسبة للعناصر غير المكلفة ، تتراوح هذه المعلمة بين 0.3-0.35 ، أما بالنسبة للنماذج الأكثر تكلفة فهي تقترب من 0.5.
العلامات
ضع في اعتبارك كيفية فك رموز العلامات النموذجية للوحدات باستخدام مثال الشكل 4.
الشكل 4. وحدة بلتيير تحمل علامة TES1-12706 يتم تقسيم العلامات إلى ثلاث مجموعات ذات معنى:
- تعيين العنصر. دائمًا ما يكون الحرفان الأولان بدون تغيير (TE) ، مما يشير إلى أن هذا عنصر حراري. يشير التالي إلى الحجم ، قد يكون هناك حرفان "C" (قياسي) و "S" (صغير). يشير الرقم الأخير إلى عدد الطبقات (الشلالات) الموجودة في العنصر.
- عدد المزدوجات الحرارية في الوحدة الموضحة في الصورة هو 127.
- قيمة التيار المقدر بالأمبير ، لدينا - 6 أ.
تتم قراءة علامات الطرازات الأخرى من سلسلة TEC1 بنفس الطريقة ، على سبيل المثال: 12703 ، 12705 ، 12710 ، إلخ.
طلب
على الرغم من الكفاءة المنخفضة نوعًا ما ، تستخدم العناصر الكهروحرارية على نطاق واسع في القياس والحساب والأجهزة المنزلية. الوحدات هي عنصر تشغيل مهم للأجهزة التالية:
- وحدات تبريد متنقلة
- مولدات صغيرة لتوليد الكهرباء.
- أنظمة التبريد في أجهزة الكمبيوتر الشخصية ؛
- مبردات لتبريد وتسخين المياه.
- مزيلات الرطوبة ، إلخ.
دعونا نعطي أمثلة مفصلة لاستخدام الوحدات الحرارية.
ثلاجة على عناصر بلتيير
تعتبر وحدات التبريد الكهروحرارية أقل جودة في الأداء من نظيراتها من الضاغط والامتصاص. لكن لها مزايا كبيرة ، مما يجعل استخدامها مناسبًا في ظل ظروف معينة. تشمل هذه الفوائد:
- بساطة التصميم
- مقاومة الاهتزاز؛
- عدم وجود عناصر متحركة (باستثناء مروحة تهب المبرد) ؛
- مستوى ضوضاء منخفض
- أبعاد صغيرة
- القدرة على العمل في أي منصب ؛
- عمر خدمة طويل
- استهلاك صغير للطاقة.
هذه الخصائص مثالية للتركيبات المتنقلة.
عنصر بلتيير كمولد للكهرباء
يمكن للوحدات الكهروحرارية أن تعمل كمولدات كهربائية إذا تعرض أحد جوانبها للتدفئة القسرية. كلما زاد اختلاف درجة الحرارة بين الجانبين ، زاد التيار المتولد عن المصدر. لسوء الحظ ، فإن درجة الحرارة القصوى للمولدات الحرارية محدودة ؛ ولا يمكن أن تكون أعلى من درجة انصهار اللحام المستخدم في الوحدة. سيؤدي انتهاك هذا الشرط إلى فشل العنصر.
للإنتاج المتسلسل للمولدات الحرارية ، يتم استخدام وحدات خاصة مع لحام حراري ؛ يمكن تسخينها إلى درجة حرارة 300 درجة مئوية. في العناصر العادية ، على سبيل المثال ، TEC1 12715 ، الحد هو 150 درجة.
نظرًا لأن كفاءة هذه الأجهزة منخفضة ، يتم استخدامها فقط في الحالات التي يتعذر فيها استخدام مصدر أكثر كفاءة للطاقة الكهربائية. ومع ذلك ، هناك طلب على المولدات الحرارية 5-10 واط بين السياح والجيولوجيين وسكان المناطق النائية. تُستخدم التركيبات الثابتة الكبيرة والقوية التي تعمل على وقود عالي الحرارة لتشغيل وحدات توزيع الغاز ، ومعدات محطات الأرصاد الجوية ، وما إلى ذلك.
لتبريد وحدة المعالجة المركزية
في الآونة الأخيرة نسبيًا ، بدأ استخدام هذه الوحدات في أنظمة التبريد لوحدة المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. بالنظر إلى الكفاءة المنخفضة للعناصر الحرارية ، فإن فوائد هذه الهياكل مشكوك فيها إلى حد ما. على سبيل المثال ، لتبريد مصدر حرارة بقوة 100-170 واط (يتوافق مع معظم طرز وحدة المعالجة المركزية الحديثة) ، ستحتاج إلى إنفاق 400-680 واط ، الأمر الذي يتطلب تركيب مصدر طاقة قوي.
المأزق الثاني هو أن المعالج غير المحمل سيصدر طاقة حرارية أقل ، ويمكن للوحدة تبريدها تحت نقطة الندى. نتيجة لذلك ، سيبدأ التكثيف في التكون ، مما يضمن تعطيل الإلكترونيات.
سيحتاج أولئك الذين يقررون إنشاء مثل هذا النظام بأنفسهم إلى إجراء سلسلة من العمليات الحسابية لتحديد قوة الوحدة لنموذج معالج معين.
بناءً على ما سبق ، ليس من المربح استخدام هذه الوحدات كنظام تبريد وحدة المعالجة المركزية ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتسبب في تعطل أجهزة الكمبيوتر.
يختلف الوضع تمامًا مع الأجهزة الهجينة ، حيث يتم استخدام الوحدات الحرارية مع تبريد الماء أو الهواء.
أثبتت أنظمة التبريد الهجين فعاليتها ، لكن التكلفة المرتفعة تحد من دائرة المعجبين بها.
مكيف الهواء على عناصر بلتيير
من الناحية النظرية ، سيكون مثل هذا الجهاز أبسط بكثير من الناحية الهيكلية من أنظمة التحكم في المناخ الكلاسيكية ، لكن كل ذلك يعود إلى الأداء المنخفض. إن تبريد حجم صغير من الثلاجة شيء ، شيء آخر هو غرفة أو داخل السيارة. مكيفات الهواء التي تعتمد على الوحدات الكهروحرارية ستستهلك كهرباء أكثر (3-4 مرات) من المعدات التي تعمل على المبرد.
بالنسبة للاستخدام كنظام للتحكم في مناخ السيارات ، فإن طاقة المولد القياسي لن تكون كافية لتشغيل مثل هذا الجهاز. سيؤدي استبدالها بمعدات أكثر إنتاجية إلى استهلاك كبير للوقود ، وهو أمر غير فعال من حيث التكلفة.
في المنتديات المواضيعية ، تنشأ مناقشات حول هذا الموضوع بشكل دوري ويتم النظر في تصميمات مختلفة محلية الصنع ، ولكن لم يتم بعد إنشاء نموذج أولي كامل للعمل (بدون احتساب مكيف الهواء للهامستر). من الممكن تمامًا أن يتغير الوضع عندما تصبح الوحدات ذات الكفاءة المقبولة أكثر متاحة على نطاق واسع.
لتبريد المياه
غالبًا ما يستخدم العنصر الكهروحراري كمبرد لمبردات المياه. يتضمن التصميم: وحدة تبريد ، وحدة تحكم يتم التحكم فيها بواسطة ترموستات وسخان. مثل هذا التنفيذ أبسط وأرخص بكثير من دائرة الضاغط ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فهو أكثر موثوقية وأسهل في التشغيل. ولكن هناك أيضًا عيوب معينة:
- لا يتم تبريد الماء تحت 10-12 درجة مئوية ؛
- يستغرق التبريد وقتًا أطول من نظير الضاغط ، وبالتالي فإن هذا المبرد غير مناسب لمكتب به عدد كبير من الموظفين ؛
- الجهاز حساس لدرجة الحرارة الخارجية ، في غرفة دافئة لن يبرد الماء إلى أدنى درجة حرارة ؛
- لا ينصح بالتركيب في الغرف المغبرة ، حيث قد تسد المروحة وستفشل وحدة التبريد.
مبرد مياه سطح المكتب باستخدام عنصر بلتيير مجفف الهواء على عناصر بلتيير
على عكس مكيف الهواء ، فإن استخدام مجفف الهواء على العناصر الكهروحرارية ممكن تمامًا. التصميم بسيط للغاية وغير مكلف. تعمل وحدة التبريد على خفض درجة حرارة المبدد الحراري إلى ما دون نقطة الندى ، مما يتسبب في استقرار الرطوبة الموجودة في الهواء الذي يمر عبر الجهاز عليه. يتم تصريف المياه المستقرة في خزان خاص.
على الرغم من الكفاءة المنخفضة ، فإن كفاءة الجهاز في هذه الحالة مرضية تمامًا.
كيفية الاتصال؟
لن تكون هناك مشاكل في توصيل الوحدة ، فمن الضروري تطبيق جهد ثابت على أسلاك الإخراج ، ويتم الإشارة إلى قيمتها في ورقة البيانات الخاصة بالعنصر. يجب توصيل السلك الأحمر بالسلك الموجب والسلك الأسود بالسالب. انتباه! يؤدي عكس القطبية إلى تبديل الأسطح المبردة والمدفأة.
كيف تتحقق من أداء عنصر بلتيير؟
الطريقة الأسهل والأكثر موثوقية هي اللمس. من الضروري توصيل الوحدة بمصدر جهد مناسب ولمس جوانبها المختلفة. بالنسبة للعنصر العملي ، سيكون أحدهما أكثر دفئًا والآخر أكثر برودة.
إذا لم يكن هناك مصدر مناسب في متناول اليد ، فستحتاج إلى مقياس متعدد وأخف وزنا. عملية التحقق بسيطة للغاية:
- قم بتوصيل المجسات بأطراف الوحدة ؛
- أحضر ولاعة مضاءة على أحد الجانبين ؛
- مراقبة قراءات الجهاز.
في وحدة العمل ، عندما يتم تسخين أحد الجوانب ، يتم توليد تيار كهربائي ، والذي سيتم عرضه على لوحة العدادات.
كيف تصنع عنصر بلتيير بيديك؟
يكاد يكون من المستحيل إنشاء وحدة ذاتية الصنع في المنزل ، وأكثر من ذلك ، لا معنى لها ، نظرًا لتكلفتها المنخفضة نسبيًا (حوالي 4 دولارات أمريكية). لكن يمكنك تجميع جهاز يكون مفيدًا في نزهة ، على سبيل المثال ، مولد كهربائي حراري.
لتحقيق الاستقرار في الجهد ، تحتاج إلى تجميع محول بسيط على شريحة L6920 IC.
يتم تطبيق جهد في حدود 0.8-5.5 فولت على مدخلات مثل هذا المحول ، وعند الخرج سينتج 5 فولت ثابتًا ، وهو ما يكفي لإعادة شحن معظم الأجهزة المحمولة. إذا تم استخدام عنصر بلتيير تقليدي ، يجب أن يقتصر نطاق درجة حرارة التشغيل للجانب المسخن على 150 درجة مئوية. حتى لا تزعجك عملية التتبع ، من الأفضل استخدام قدر من الماء المغلي كمصدر للحرارة. في هذه الحالة ، يتم ضمان عدم تسخين العنصر فوق 100 درجة مئوية.
ثلاجات بلتيير لأشباه الموصلات
يصاحب تشغيل المكونات الإلكترونية الحديثة عالية الأداء التي تشكل أساس أجهزة الكمبيوتر تبديدًا كبيرًا للحرارة ، خاصةً عند تشغيلها في أوضاع رفع تردد التشغيل القسري. يتطلب التشغيل الفعال لهذه المكونات وسائل تبريد مناسبة لضمان ظروف درجة الحرارة اللازمة لتشغيلها. كقاعدة عامة ، فإن وسائل الحفاظ على ظروف درجة الحرارة المثلى هي مبردات تعتمد على خافضات حرارة ومراوح تقليدية.
يتم تحسين موثوقية وأداء هذه الأدوات باستمرار بسبب تحسين تصميمها واستخدام أحدث التقنيات واستخدام مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار وأدوات التحكم في تكوينها. هذا يجعل من الممكن دمج هذه الأدوات في أنظمة الكمبيوتر ، وتوفير التشخيص والتحكم في تشغيلها من أجل تحقيق أكبر قدر من الكفاءة مع ضمان ظروف درجة الحرارة المثلى لتشغيل عناصر الكمبيوتر ، مما يزيد من الموثوقية ويطيل تشغيلها بدون مشاكل.
تتحسن معلمات المبردات التقليدية باستمرار ، ومع ذلك ، ظهرت مؤخرًا وسائل معينة لتبريد العناصر الإلكترونية مثل ثلاجات أشباه الموصلات Peltier في سوق الكمبيوتر وسرعان ما أصبحت شائعة (على الرغم من استخدام كلمة مبرد في كثير من الأحيان ، ولكن المصطلح الصحيح في حالة عناصر بلتيير بالضبط الثلاجة).
تعد ثلاجات بلتيير ، التي تحتوي على وحدات كهروحرارية خاصة من أشباه الموصلات تعتمد على تأثير بلتيير المكتشف في وقت مبكر من عام 1834 ، أجهزة تبريد واعدة للغاية. تم استخدام هذه الأدوات بنجاح لسنوات عديدة في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا.
في الستينيات والسبعينيات ، بذلت الصناعة المحلية محاولات متكررة لإنتاج ثلاجات منزلية صغيرة الحجم ، كان تشغيلها يعتمد على تأثير بلتيير. ومع ذلك ، فإن النقص في التقنيات الحالية وانخفاض الكفاءة والأسعار المرتفعة لم تسمح لمثل هذه الأجهزة بمغادرة المعامل البحثية ومقاعد الاختبار في ذلك الوقت.
لكن تأثير بلتيير والوحدات الكهروحرارية لم يبقيا من نصيب العلماء وحدهم. في عملية تحسين التقنيات ، تم تقليل العديد من الظواهر السلبية بشكل كبير. نتيجة لهذه الجهود ، تم إنشاء وحدات أشباه الموصلات عالية الكفاءة والموثوقية.
في السنوات الأخيرة ، تم استخدام هذه الوحدات ، التي يعتمد تشغيلها على تأثير بلتيير ، بنشاط لتبريد المكونات الإلكترونية المختلفة لأجهزة الكمبيوتر. على وجه الخصوص ، بدأ استخدامها لتبريد المعالجات القوية الحديثة ، والتي يرافق تشغيلها مستوى عالٍ من تبديد الحرارة.
نظرًا لخصائصها الحرارية والتشغيلية الفريدة ، تسمح لك الأجهزة القائمة على الوحدات الحرارية الكهروحرارية - وحدات بلتيير ، بتحقيق المستوى المطلوب من تبريد عناصر الكمبيوتر دون أي صعوبات فنية خاصة وتكاليف مالية. كمبردات للمكونات الإلكترونية ، فإن هذه الوسائل للحفاظ على ظروف درجة الحرارة اللازمة لتشغيلها واعدة للغاية. إنها مدمجة ومريحة وموثوقة ولها كفاءة عمل عالية جدًا.
تعتبر ثلاجات أشباه الموصلات ذات أهمية خاصة كوسيلة لتوفير تبريد مكثف في أنظمة الكمبيوتر ، حيث يتم تثبيت عناصرها وتشغيلها في أوضاع قسرية صلبة. غالبًا ما يوفر استخدام مثل هذه الأوضاع - رفع تردد التشغيل (رفع تردد التشغيل) زيادة كبيرة في أداء المكونات الإلكترونية المستخدمة ، وبالتالي ، كقاعدة عامة ، نظام الكمبيوتر بأكمله. ومع ذلك ، فإن تشغيل مكونات الكمبيوتر في مثل هذه الأوضاع يتميز بتبديد كبير للحرارة وغالبًا ما يكون في حدود قدرات معماريات الكمبيوتر ، فضلاً عن التقنيات الإلكترونية الدقيقة الموجودة والمستخدمة. مكونات الكمبيوتر هذه ، التي يكون تشغيلها مصحوبًا بتبديد حرارة مرتفع ، ليست فقط معالجات عالية الأداء ، ولكنها أيضًا عناصر من محولات الفيديو الحديثة عالية الأداء ، وفي بعض الحالات ، رقائق وحدة الذاكرة. تتطلب هذه العناصر القوية تبريدًا مكثفًا لتشغيلها بشكل صحيح حتى في الأوضاع العادية وحتى في أوضاع رفع تردد التشغيل.
وحدات بلتيير
تستخدم ثلاجات بلتيير ما يسمى بالثلاجة الكهروحرارية التقليدية ، والتي يعتمد تشغيلها على تأثير بلتيير. سُمي هذا التأثير على اسم صانع الساعات الفرنسي بلتيير (1785-1845) ، الذي اكتشف اكتشافه منذ أكثر من قرن ونصف - في عام 1834.
بلتيير نفسه لم يفهم تمامًا جوهر الظاهرة التي اكتشفها. تم تحديد المعنى الحقيقي للظاهرة بعد بضع سنوات في عام 1838 بواسطة لينز (1804-1865).
في العطلة عند تقاطع قضيبين من البزموت والأنتيمون ، وضع لينز قطرة ماء. عندما يمر تيار كهربائي في اتجاه واحد ، تتجمد قطرة ماء. عندما تم تمرير التيار في الاتجاه المعاكس ، ذاب الجليد الناتج. وهكذا ، وجد أنه عند المرور من خلال ملامسة موصلين للتيار الكهربائي ، اعتمادًا على اتجاه الأخير ، بالإضافة إلى حرارة جول ، يتم إطلاق أو امتصاص حرارة إضافية ، وهو ما يسمى حرارة بلتيير. هذه الظاهرة تسمى ظاهرة بلتيير (تأثير بلتيير). وبالتالي ، فهو عكس ظاهرة سيبيك.
إذا كانت درجات الحرارة في دائرة مغلقة تتكون من عدة معادن أو أشباه موصلات مختلفة ، عند نقاط التلامس للمعادن أو أشباه الموصلات ، يظهر تيار كهربائي في الدائرة. تم اكتشاف ظاهرة التيار الكهروحراري هذه في عام 1821 من قبل الفيزيائي الألماني سيبيك (1770-1831).
على عكس حرارة جول لينز ، التي تتناسب مع مربع التيار (Q = R · I · I · t) ، فإن حرارة بلتيير تتناسب مع القوة الأولى للتيار وتغير إشارة عندما يتغير اتجاه الأخير . يمكن التعبير عن حرارة بلتيير ، كما أظهرت الدراسات التجريبية ، بالصيغة:
Qp = P q
حيث q هي كمية الكهرباء التي تم تمريرها (q = I t) ، P هو ما يسمى بمعامل بلتيير ، وتعتمد قيمته على طبيعة المواد الملامسة ودرجة حرارتها.
تعتبر حرارة بلتيير Qp موجبة إذا تم إطلاقها وسلبية إذا تم امتصاصها.
أرز. 1. مخطط تجربة قياس حرارة بلتيير ، النحاس - النحاس ، البزموت.
في المخطط المقدم لتجربة قياس الحرارة بلتيير ، مع نفس مقاومة الأسلاك R (Cu + Bi) التي تم خفضها في المسعرات ، سيتم إطلاق نفس حرارة الجول في كل مسعر ، أي Q = R I I I t. من ناحية أخرى ، ستكون حرارة بلتيير موجبة في مسعر واحد وسالبة في آخر. وفقًا لهذا المخطط ، من الممكن قياس حرارة بلتيير وحساب قيم معاملات بلتيير لأزواج مختلفة من الموصلات.
وتجدر الإشارة إلى أن معامل بلتيير يعتمد بشدة على درجة الحرارة. يتم عرض بعض قيم معامل بلتيير لأزواج مختلفة من المعادن في الجدول.
| قيم معامل بلتيير لأزواج المعادن المختلفة | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| كونستانتان الحديد | النحاس والنيكل | الرصاص- كونستانتان | |||
| تي ، ك | P ، بالسيارات | تي ، ك | P ، بالسيارات | تي ، ك | P ، بالسيارات |
| 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 |
لا يتم عادةً قياس معامل بلتيير ، وهو خاصية فنية مهمة للمواد ، ولكن يتم حسابه من خلال معامل طومسون:
P = أ ت
حيث P هي معامل بلتيير ، أ هو معامل طومسون ، تي هي درجة الحرارة المطلقة.
كان لاكتشاف تأثير بلتيير تأثير كبير على التطور اللاحق للفيزياء ، وفيما بعد على مختلف مجالات التكنولوجيا.
لذلك ، فإن جوهر التأثير المفتوح هو كما يلي: عندما يمر تيار كهربائي عبر ملامسة موصلين مصنوعين من مواد مختلفة ، اعتمادًا على اتجاهه ، بالإضافة إلى حرارة الجول ، يتم إطلاق أو امتصاص حرارة إضافية ، وهو ما يسمى بلتيير حرارة. تعتمد درجة ظهور هذا التأثير إلى حد كبير على مواد الموصلات المختارة والأنماط الكهربائية المستخدمة.
تشرح النظرية الكلاسيكية ظاهرة بلتيير من خلال حقيقة أن الإلكترونات التي يحملها التيار من معدن إلى آخر يتم تسريعها أو إبطائها بفعل فرق جهد التلامس الداخلي بين المعادن. في الحالة الأولى ، تزداد الطاقة الحركية للإلكترونات ثم تنطلق في شكل حرارة. في الحالة الثانية ، تنخفض الطاقة الحركية للإلكترونات ، ويتجدد هذا الفقد في الطاقة بسبب الاهتزازات الحرارية لذرات الموصل الثاني. والنتيجة هي التبريد. لا تأخذ النظرية الأكثر اكتمالا في الاعتبار التغير في الطاقة الكامنة أثناء انتقال الإلكترون من معدن إلى آخر ، ولكن التغيير في إجمالي الطاقة.
لوحظ تأثير بلتيير بقوة في حالة أشباه الموصلات من النوع p و n. اعتمادًا على اتجاه التيار الكهربائي من خلال ملامسة أشباه الموصلات من أنواع مختلفة - تقاطع p-n و n-p ، بسبب تفاعل الشحنات التي تمثلها الإلكترونات (n) والثقوب (p) ، وإعادة تركيبها ، يتم امتصاص الطاقة إما أو أطلق سراحه. نتيجة لهذه التفاعلات وعمليات الطاقة المتولدة ، يتم امتصاص الحرارة أو إطلاقها. يوضح الشكل استخدام أشباه الموصلات من النوع p و n في الثلاجات الكهروحرارية. 2.
أرز. 2. استخدام أشباه الموصلات من النوع p و n في الثلاجات الكهروحرارية.
يتيح لك الجمع بين عدد كبير من أزواج أشباه الموصلات من النوع p و n إنشاء عناصر تبريد - وحدات بلتيير ذات طاقة عالية نسبيًا. يظهر هيكل وحدة بلتيير الكهروحرارية أشباه الموصلات في الشكل. 3.
أرز. 3. هيكل وحدة بلتيير
وحدة بلتيير عبارة عن ثلاجة كهروحرارية تتكون من أشباه موصلات من النوع p و n متصلة في سلسلة ، وتشكل تقاطعات p-n و n-p. كل من هذه التحولات لها اتصال حراري مع أحد المشعاعين. نتيجة لمرور تيار كهربائي لقطبية معينة ، يتشكل اختلاف في درجة الحرارة بين مشعات وحدة بلتيير: يعمل أحد المبردات مثل الثلاجة ، بينما يسخن المبرد الآخر ويعمل على إزالة الحرارة. على التين. يوضح الشكل 4 مظهر وحدة بلتيير النموذجية.
أرز. 4. ظهور وحدة بلتيير
توفر الوحدة النمطية النموذجية فرقًا كبيرًا في درجة الحرارة ، وهو عدة عشرات من الدرجات. مع التبريد القسري المناسب لمبرد التدفئة ، المبرد الثاني ، الثلاجة ، يجعل من الممكن تحقيق درجات حرارة سلبية. لزيادة الفرق في درجات الحرارة ، يمكن توصيل وحدات بلتيير الكهروحرارية المتسلسلة ، بشرط أن يتم تبريدها بشكل مناسب. يسمح هذا بوسائل بسيطة نسبيًا للحصول على فرق كبير في درجة الحرارة وضمان التبريد الفعال للعناصر المحمية. على التين. يوضح الشكل 5 مثالاً لاتصال تسلسلي لوحدات بلتيير النموذجية.
أرز. 5. مثال على الاتصال المتسلسل لوحدات بلتيير
غالبًا ما يشار إلى أجهزة التبريد التي تعتمد على وحدات بلتيير على أنها مبردات بلتيير النشطة أو ببساطة مبردات بلتيير.
إن استخدام وحدات بلتيير في المبردات النشطة يجعلها أكثر كفاءة بشكل ملحوظ من الأنواع القياسية للمبردات القائمة على المبددات الحرارية والمراوح التقليدية. ومع ذلك ، في عملية تصميم واستخدام المبردات مع وحدات بلتيير ، من الضروري مراعاة عدد من الميزات المحددة الناشئة عن تصميم الوحدات ومبدأ تشغيلها وبنية أجهزة الكمبيوتر الحديثة ووظائف النظام والبرامج التطبيقية.
من الأهمية بمكان قوة وحدة بلتيير ، والتي ، كقاعدة عامة ، تعتمد على حجمها. لا توفر وحدة الطاقة المنخفضة المستوى المطلوب من التبريد ، مما قد يؤدي إلى حدوث خلل في العنصر الإلكتروني المحمي ، على سبيل المثال ، المعالج بسبب ارتفاع درجة حرارته. ومع ذلك ، فإن استخدام الوحدات ذات السعة الكبيرة جدًا يمكن أن يتسبب في انخفاض درجة حرارة المبرد إلى مستوى تكثف الرطوبة من الهواء ، وهو أمر خطير على الدوائر الإلكترونية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الماء الذي يتم إنتاجه بشكل مستمر نتيجة للتكثيف يمكن أن يؤدي إلى دوائر قصيرة في الدوائر الإلكترونية للكمبيوتر. من المناسب هنا أن نتذكر أن المسافة بين الموصلات على لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة غالبًا ما تكون جزءًا صغيرًا من المليمتر. ومع ذلك ، على الرغم من كل شيء ، كانت وحدات بلتيير القوية كجزء من المبردات عالية الأداء وأنظمة التبريد والتهوية الإضافية المقابلة هي التي سمحت في السابق لشركة KryoTech و AMD في البحث المشترك لرفع تردد التشغيل عن معالجات AMD التي تم إنشاؤها باستخدام التكنولوجيا التقليدية بتردد يتجاوز 1 جيجاهرتز ، أي لزيادة وتيرة تشغيلها بمقدار مرتين تقريبًا مقارنة بالوضع العادي لعملها. ويجب التأكيد على أن هذا المستوى من الأداء قد تحقق في ظروف ضمان الاستقرار والموثوقية اللازمين للمعالجات في الأوضاع القسرية. حسنًا ، كانت نتيجة هذا رفع تردد التشغيل الشديد بمثابة سجل أداء بين معالجات بنية 80x86 ومجموعة التعليمات. وقد حققت شركة KryoTech أرباحًا جيدة من خلال طرح وحدات التبريد الخاصة بها في السوق. تم تجهيزها بالإلكترونيات المناسبة ، وقد ثبت أنها مطلوبة كمنصات للخوادم ومحطات العمل عالية الأداء. وتلقت AMD تأكيدًا على المستوى العالي لمنتجاتها والمواد التجريبية الغنية لمزيد من التحسين في بنية معالجاتها. بالمناسبة ، تم إجراء دراسات مماثلة باستخدام معالجات Intel Celeron و Pentium II و Pentium III ، ونتيجة لذلك تم الحصول على زيادة كبيرة في الأداء.
وتجدر الإشارة إلى أن وحدات بلتيير تنبعث منها كمية كبيرة نسبيًا من الحرارة أثناء تشغيلها. لهذا السبب ، لا يجب عليك استخدام مروحة قوية فقط كجزء من المبرد ، ولكن يجب أيضًا استخدام تدابير لخفض درجة الحرارة داخل علبة الكمبيوتر لمنع ارتفاع درجة حرارة مكونات الكمبيوتر الأخرى. للقيام بذلك ، يُنصح باستخدام مراوح إضافية في تصميم علبة الكمبيوتر لضمان تبادل أفضل للحرارة مع البيئة خارج العلبة.
على التين. يوضح الشكل 6 مظهر المبرد النشط ، والذي يتضمن وحدة بيلتيير لأشباه الموصلات.
أرز. 6. ظهور المبرد مع وحدة بلتيير
وتجدر الإشارة إلى أن أنظمة التبريد المعتمدة على وحدات بلتيير لا تستخدم فقط في الأنظمة الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر. تستخدم هذه الوحدات لتبريد مختلف الأجهزة عالية الدقة. وحدات بلتيير ذات أهمية كبيرة للعلوم. بادئ ذي بدء ، يتعلق هذا بالبحوث التجريبية التي أجريت في الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا.
يمكن العثور على معلومات حول وحدات وثلاجات بلتيير ، بالإضافة إلى ميزات ونتائج تطبيقها ، على مواقع الإنترنت ، على سبيل المثال ، في العناوين التالية:
ميزات العملية
تتميز وحدات بلتيير المستخدمة في تبريد المكونات الإلكترونية بموثوقية عالية نسبيًا ، وعلى عكس الثلاجات التي تم إنشاؤها باستخدام التكنولوجيا التقليدية ، فإنها لا تحتوي على أجزاء متحركة. وكما لوحظ أعلاه ، من أجل زيادة كفاءة عملهم ، فإنهم يسمحون بالاستخدام المتتالي ، مما يجعل من الممكن رفع درجة حرارة حالات العناصر الإلكترونية المحمية إلى القيم السالبة حتى مع قدرتها الكبيرة على التبديد.
ومع ذلك ، بالإضافة إلى المزايا الواضحة ، تحتوي وحدات بلتيير أيضًا على عدد من الخصائص والخصائص المحددة التي يجب أخذها في الاعتبار عند استخدامها كجزء من المبردات. تمت الإشارة إلى بعضها بالفعل ، ولكن من أجل التطبيق الصحيح لوحدات بلتيير ، فإنها تتطلب مزيدًا من الدراسة التفصيلية. تشمل أهم الخصائص ميزات التشغيل التالية:
- تتطلب وحدات بلتيير ، التي تنبعث منها كمية كبيرة من الحرارة أثناء تشغيلها ، وجود خافضات حرارة ومراوح مناسبة في المبرد يمكنها إزالة الحرارة الزائدة من وحدات التبريد بشكل فعال. وتجدر الإشارة إلى أن الوحدات الكهروحرارية تتميز بمعامل أداء منخفض نسبيًا (COP) ، وأداء وظائف المضخة الحرارية ، فهي نفسها مصادر حرارة قوية. يؤدي استخدام هذه الوحدات كجزء من وسائل التبريد للمكونات الإلكترونية للكمبيوتر إلى زيادة كبيرة في درجة الحرارة داخل وحدة النظام ، الأمر الذي يتطلب غالبًا تدابير ووسائل إضافية لخفض درجة الحرارة داخل علبة الكمبيوتر. خلاف ذلك ، فإن زيادة درجة الحرارة داخل العلبة تخلق صعوبات في العمل ليس فقط للعناصر المحمية وأنظمة التبريد الخاصة بها ، ولكن أيضًا لبقية مكونات الكمبيوتر. يجب التأكيد أيضًا على أن وحدات بلتيير هي حمولة إضافية قوية نسبيًا لمصدر الطاقة. مع الأخذ في الاعتبار قيمة الاستهلاك الحالي لوحدات بلتيير ، يجب ألا تقل طاقة مصدر طاقة الكمبيوتر عن 250 وات. كل هذا يؤدي إلى ملاءمة اختيار اللوحات الأم ATX والحالات المزودة بمصادر طاقة ذات طاقة كافية. يسهل استخدام هذا البناء على مكونات الكمبيوتر تنظيم الأوضاع الحرارية والكهربائية المثلى. وتجدر الإشارة إلى وجود ثلاجات بلتيير مزودة بمصدر طاقة خاص بها.
- وحدة بلتيير ، في حالة فشلها ، تعزل العنصر المبرد عن المبرد المبرد. هذا يؤدي إلى انتهاك سريع للغاية للنظام الحراري للعنصر المحمي وفشله المبكر من ارتفاع درجة الحرارة اللاحقة.
- تساهم درجات الحرارة المنخفضة التي تحدث أثناء تشغيل ثلاجات بلتيير ذات الطاقة الزائدة في تكثيف الرطوبة من الهواء. هذا يشكل خطرًا على المكونات الإلكترونية ، حيث يمكن أن يتسبب التكثيف في حدوث دوائر قصيرة بين العناصر. للتخلص من هذا الخطر ، يُنصح باستخدام ثلاجات بلتيير ذات الطاقة المثلى. ما إذا كان التكثيف يحدث أم لا يعتمد على العديد من المعلمات. أهمها: درجة الحرارة المحيطة (في هذه الحالة ، درجة حرارة الهواء داخل العلبة) ، ودرجة حرارة الجسم المبرد ، ورطوبة الهواء. كلما كان الهواء داخل العلبة أكثر دفئًا وزادت الرطوبة ، زاد احتمال حدوث تكثف للرطوبة والفشل اللاحق للمكونات الإلكترونية للكمبيوتر. يوجد أدناه جدول يوضح اعتماد درجة حرارة تكثيف الرطوبة على جسم مبرد اعتمادًا على الرطوبة ودرجة الحرارة المحيطة. باستخدام هذا الجدول ، يمكنك بسهولة تحديد ما إذا كان هناك خطر من تكثف الرطوبة أم لا. على سبيل المثال ، إذا كانت درجة الحرارة الخارجية 25 درجة مئوية والرطوبة 65٪ ، فإن تكاثف الرطوبة على الجسم المبرد يحدث عندما تكون درجة حرارة سطحه أقل من 18 درجة مئوية.
قطرة ندى
| رطوبة، ٪ | |||||||||
| درجة حرارة البيئة ، درجة مئوية |
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 |
بالإضافة إلى هذه الميزات ، من الضروري مراعاة عدد من الظروف المحددة المرتبطة باستخدام الوحدات الكهروحرارية بلتيير كجزء من المبردات المستخدمة لتبريد المعالجات المركزية عالية الأداء لأجهزة الكمبيوتر القوية.
توفر بنية المعالجات الحديثة وبعض برامج النظام تغييرًا في استهلاك الطاقة اعتمادًا على حمل المعالجات. هذا يسمح لك بتحسين استهلاكهم للطاقة. بالمناسبة ، يتم توفير ذلك أيضًا من خلال معايير توفير الطاقة التي تدعمها بعض الوظائف المضمنة في أجهزة وبرامج أجهزة الكمبيوتر الحديثة. في ظل الظروف العادية ، يكون لتحسين المعالج واستهلاكه للطاقة تأثير مفيد على كل من النظام الحراري للمعالج نفسه وعلى التوازن الحراري الكلي. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الأوضاع مع التغيير الدوري في استهلاك الطاقة قد لا يتم دمجها بشكل جيد مع وسائل التبريد باستخدام وحدات بلتيير. هذا يرجع إلى حقيقة أن ثلاجات بلتيير الحالية مصممة للتشغيل المستمر. في هذا الصدد ، لا ينصح باستخدام أبسط ثلاجات Peltier التي لا تحتوي على عناصر تحكم للاستخدام مع برامج التبريد مثل CpuIdle على سبيل المثال ، وكذلك مع أنظمة التشغيل Windows NT / 2000 أو Linux.
إذا تحول المعالج إلى وضع الطاقة المنخفضة ، وبالتالي تبديد الحرارة ، فمن الممكن حدوث انخفاض كبير في درجة حرارة العلبة وشريحة المعالج. يمكن أن يؤدي التبريد المفرط لنواة المعالج في بعض الحالات إلى توقف مؤقت لأدائه ، ونتيجة لذلك ، يتجمد الكمبيوتر بشكل دائم. تجدر الإشارة إلى أنه وفقًا لوثائق Intel ، فإن الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يتم فيها ضمان التشغيل الصحيح لمعالجات Pentium II و Pentium III ذات الإنتاج الضخم عادة ما تكون +5 درجة مئوية ، على الرغم من أنها ، كما تبين الممارسة ، تعمل بشكل جيد حتى عند أقل درجات الحرارة.
يمكن أن تنشأ بعض المشكلات أيضًا نتيجة تشغيل عدد من الوظائف المدمجة ، على سبيل المثال ، تلك التي تتحكم في مراوح التبريد. على وجه الخصوص ، توفر أوضاع إدارة طاقة المعالج في بعض أنظمة الكمبيوتر إمكانية تغيير سرعة مراوح التبريد من خلال الأجهزة المدمجة باللوحة الأم. في ظل الظروف العادية ، يؤدي هذا إلى تحسين السلوك الحراري لمعالج الكمبيوتر بشكل كبير. ومع ذلك ، في حالة استخدام أبسط ثلاجات بلتيير ، يمكن أن يؤدي الانخفاض في سرعة الدوران إلى تدهور النظام الحراري مع نتيجة قاتلة للمعالج بالفعل بسبب ارتفاع درجة حرارته بواسطة وحدة التشغيل بلتيير ، والتي ، بالإضافة إلى يعد أداء وظائف المضخة الحرارية مصدرًا قويًا للحرارة الإضافية.
وتجدر الإشارة إلى أنه ، كما في حالة وحدات المعالجة المركزية للكمبيوتر ، يمكن أن تكون ثلاجات بلتيير بديلاً جيدًا للوسائل التقليدية لتبريد شرائح الفيديو المستخدمة في محولات الفيديو الحديثة عالية الأداء. ويرافق تشغيل شرائح الفيديو هذه تبديدًا كبيرًا للحرارة ولا يخضع عادةً لتغييرات مفاجئة في أوضاع التشغيل الخاصة بها.
من أجل القضاء على مشاكل أوضاع الطاقة المتغيرة التي تسبب تكاثف الرطوبة من الهواء وانخفاض درجة حرارة الجسم المحتمل ، وفي بعض الحالات ارتفاع درجة حرارة العناصر المحمية ، مثل معالجات الكمبيوتر ، من الضروري رفض استخدام مثل هذه الأوضاع وعدد من -في الوظائف. ومع ذلك ، كبديل ، يمكنك استخدام أنظمة التبريد التي توفر عناصر تحكم ذكية لثلاجات بلتيير. لا يمكن لهذه الأدوات التحكم في تشغيل المراوح فحسب ، بل يمكنها أيضًا تغيير أوضاع التشغيل للوحدات الكهروحرارية نفسها المستخدمة في المبردات النشطة.
كانت هناك تقارير عن تجارب على تضمين وحدات بلتيير مصغرة مباشرة في رقائق المعالج لتبريد هياكلها الأكثر أهمية. يساهم هذا الحل في تبريد أفضل عن طريق تقليل المقاومة الحرارية ويمكن أن يزيد بشكل كبير من تردد التشغيل وأداء المعالجات.
يتم تنفيذ العمل في اتجاه تحسين الأنظمة لضمان ظروف درجة الحرارة المثلى للعناصر الإلكترونية من قبل العديد من المعامل البحثية. وتعتبر أنظمة التبريد التي تستخدم وحدات بلتيير الكهروحرارية واعدة للغاية.
أمثلة على ثلاجات بلتيير
في الآونة الأخيرة نسبيًا ، ظهرت وحدات بلتيير للإنتاج المحلي في سوق الكمبيوتر. هذه أجهزة بسيطة وموثوقة ورخيصة نسبيًا (من 7 إلى 15 دولارًا). بشكل عام ، لا يتم تضمين مروحة التبريد. ومع ذلك ، فإن هذه الوحدات لا تسمح فقط بالتعرف على وسائل التبريد الواعدة ، ولكن أيضًا لاستخدامها للغرض المقصود منها في أنظمة حماية مكونات الكمبيوتر. فيما يلي ملخص لإحدى العينات.
حجم الوحدة (الشكل 7) - 40 × 40 مم ، أقصى تيار - 6 أ ، أقصى جهد - 15 فولت ، استهلاك الطاقة - حتى 85 وات ، فرق درجة الحرارة - أكثر من 60 درجة مئوية. عند تزويدها بمروحة قوية ، تكون الوحدة قادرة على حماية المعالج بتبديد طاقة يصل إلى 40 واط.
أرز. 7. ظهور الثلاجة PAP2X3B
هناك متغيرات أقل وأكثر قوة لوحدات بلتيير المحلية في السوق.
نطاق الأجهزة الأجنبية أوسع بكثير. فيما يلي أمثلة على الثلاجات ، التي تستخدم في تصميمها وحدات بلتيير الكهروحرارية.
ثلاجات بلتيير النشطة من Computernerd
| اسم | المورد من الشركة المصنعة | معلمات المروحة | وحدة المعالجة المركزية |
| PAX56B | كمبيوترنرد | وضع الكره | بنتيوم / MMX يصل إلى 200 ميجا هرتز ، 25 واط |
| PA6EXB | كمبيوترنرد | محمل كروي مزدوج ، مقياس سرعة الدوران | بنتيوم MMX حتى 40 واط |
| DT-P54A | حلول DesTech | واضعا الكرة المزدوجة | بنتيوم |
| AC-P2 | مبرد AOC | وضع الكره | بنتيوم الثاني |
| PAP2X3B | كمبيوترنرد | 3 كروي | بنتيوم الثاني |
| الخطوة UP-53X2 | الديناميكا الحرارية الخطوة | 2 الكرات | بنتيوم الثاني ، سيليرون |
| PAP2CX3B-10 BCool PC- بلتيير |
كمبيوترنرد | 3 كروي ، مقياس سرعة الدوران | بنتيوم الثاني ، سيليرون |
| PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier |
كمبيوترنرد | 3 كروي ، مقياس سرعة الدوران | بنتيوم الثاني ، سيليرون |
| PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier | كمبيوترنرد | 3 كروي ، مقياس سرعة الدوران | بنتيوم الثاني ، سيليرون |
تم تصميم ثلاجة PAX56B لتبريد معالجات Intel و Cyrix و AMD Pentium و Pentium-MMX التي تعمل بترددات تصل إلى 200 ميجاهرتز. تسمح الوحدة الحرارية 30x30mm للمبرد بالحفاظ على درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية أقل من 63 درجة مئوية مع تبديد طاقة 25 واط ودرجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية. نظرًا لحقيقة أن معظم المعالجات تبدد طاقة أقل ، فإن هذا المبرد يسمح لك بالحفاظ على درجة حرارة المعالج أقل بكثير من العديد من المبردات البديلة القائمة على المبددات الحرارية والمراوح. يتم تشغيل وحدة بلتيير المضمنة في الثلاجة PAX56B بواسطة مصدر طاقة 5 فولت قادر على توفير تيار 1.5 أمبير (كحد أقصى). تتطلب مروحة هذه الثلاجة جهدًا كهربائيًا يبلغ 12 فولت وتيار 0.1 أمبير (كحد أقصى). معلمات مروحة الثلاجة PAX56B: محمل كروي ، 47.5 مم ، 65000 ساعة ، 26 ديسيبل. الحجم الكلي لهذه الثلاجة هو 25 × 25 × 28.7 مم. السعر المقدر لثلاجة PAX56B هو 35 دولارًا. السعر المشار إليه معطى وفقا لقائمة أسعار الشركة لمنتصف عام 2000.
تم تصميم ثلاجة PA6EXB لتبريد معالجات Pentium-MMX الأكثر قوة بتبديد طاقة يصل إلى 40 وات. هذه الثلاجة مناسبة لجميع معالجات Intel و Cyrix و AMD المتصلة عبر المقبس 5 أو المقبس 7. يبلغ حجم الوحدة الكهروحرارية Peltier المضمنة في الثلاجة PA6EXB 40 × 40 مم وتستهلك تيارًا بحد أقصى 8 أمبير (عادةً 3 أ) بجهد 5 ب مع التوصيل من خلال موصل طاقة قياسي للكمبيوتر. الحجم الكلي لثلاجة PA6EXB هو 60 × 60 × 52.5 مم. عند تركيب هذه الثلاجة ، من أجل التبادل الحراري الجيد بين المبرد والبيئة ، من الضروري توفير مساحة مفتوحة حول الثلاجة لا تقل عن 10 مم في الأعلى و 2.5 مم في الجانبين. يحقق مبرد PA6EXB درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية تبلغ 62.7 درجة مئوية مع تبديد طاقة 40 وات ودرجة حرارة محيطة تبلغ 45 درجة مئوية. مع الأخذ في الاعتبار مبدأ تشغيل الوحدة الكهروحرارية المضمنة في هذه الثلاجة ، لتجنب تكاثف الرطوبة وقصر الدائرة ، من الضروري تجنب استخدام البرامج التي تضع المعالج في وضع السكون لفترة طويلة. السعر المقدر لمثل هذه الثلاجة هو 65 دولارًا. السعر المشار إليه معطى وفقا لقائمة أسعار الشركة لمنتصف عام 2000.
تم تصميم الثلاجة DT-P54A (المعروفة أيضًا باسم PA5B بواسطة Computernerd) لمعالجات Pentium. ومع ذلك ، فإن بعض الشركات التي تقدم هذه الثلاجات في السوق توصي بها لمستخدمي Cyrix / IBM 6x86 و AMD K6 أيضًا. المبرد المضمن في الثلاجة صغير جدًا. أبعادها 29 × 29 مم. تحتوي الثلاجة على مستشعر درجة حرارة مدمج ، والذي ، إذا لزم الأمر ، سوف يخطرك بارتفاع درجة الحرارة. كما أنه يتحكم في عنصر بلتيير. تتضمن المجموعة جهاز تحكم خارجي. يقوم بوظائف مراقبة الجهد وتشغيل عنصر بلتيير نفسه ، وتشغيل المروحة ، فضلاً عن درجة حرارة المعالج. سيصدر الجهاز إنذارًا في حالة تعطل عنصر أو مروحة بلتيير ، أو إذا كانت المروحة تعمل بأقل من 70٪ من سرعتها المطلوبة (4500 دورة في الدقيقة) ، أو إذا ارتفعت درجة حرارة المعالج عن 145 درجة فهرنهايت (63 درجة مئوية) . إذا ارتفعت درجة حرارة المعالج عن 100 درجة فهرنهايت (38 درجة مئوية) ، فسيتم تمكين عنصر بلتيير تلقائيًا ، وإلا فسيكون في وضع التعطيل. تعمل الوظيفة الأخيرة على التخلص من المشكلات المرتبطة بتكثيف الرطوبة. لسوء الحظ ، يتم لصق العنصر نفسه على المشتت الحراري بقوة بحيث لا يمكن فصله دون تدمير هيكله. هذا يجعل من المستحيل تثبيته على مشعاع آخر أكثر قوة. بالنسبة للمروحة ، يتميز تصميمها بمستوى عالٍ من الموثوقية ولها معايير عالية: جهد التغذية - 12 فولت ، وسرعة الدوران - 4500 دورة في الدقيقة ، وسرعة تزويد الهواء - 6.0 CFM ، واستهلاك الطاقة - 1 وات ، وخصائص الضوضاء - 30 ديسيبل. هذه الثلاجة منتجة ومفيدة للغاية لرفع تردد التشغيل. ومع ذلك ، في بعض حالات رفع تردد التشغيل عن المعالج ، يجب عليك ببساطة استخدام خافض حرارة كبير ومبرد جيد. يتراوح سعر هذه الثلاجة من 39 دولارًا إلى 49 دولارًا. يتم إعطاء السعر المشار إليه وفقًا لقائمة أسعار العديد من الشركات لمنتصف عام 2000.
تم تصميم ثلاجة AC-P2 للمعالجات من نوع Pentium II. تشتمل المجموعة على مبرد 60 مم ومبدد حراري وعنصر بلتيير 40 مم. مناسبة بشكل سيئ لمعالجات Pentium II 400 MHz وأعلى ، حيث لا يتم تبريد رقائق ذاكرة SRAM عمليًا. السعر المقدر لمنتصف عام 2000 هو 59 دولار.
الثلاجة PAP2X3B (الشكل 8) تشبه AOC AC-P2. يضاف إليها مبردان 60 مم. تظل مشكلات تبريد SRAM دون حل. وتجدر الإشارة إلى أنه لا ينصح باستخدام الثلاجة مع برامج التبريد ، مثل ، على سبيل المثال ، CpuIdle ، وكذلك في أنظمة تشغيل Windows NT أو Linux ، حيث من المحتمل تكثيف الرطوبة على المعالج. السعر المقدر لمنتصف عام 2000 هو 79 دولار.
أرز. 8. ظهور الثلاجة PAP2X3B
تم تجهيز الثلاجة STEP-UP-53X2 بمروحتين تضخان كمية كبيرة من الهواء عبر الرادياتير. السعر المقدر لمنتصف عام 2000 هو 79 دولارًا (بنتيوم 2) ، 69 دولارًا (سيليرون).
تم تصميم ثلاجات سلسلة Computernerd's Bcool (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier و PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier و PAP2CX3B-10S و BCool-EST PC-Peltier) لمعالجات Pentium II و Celeron ولها مواصفات مماثلة كما هو موضح في ما يلي طاولة.
ثلاجات سلسلة BCool
| غرض | PAP2CX3B-10 BCool PC- بلتيير |
PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier |
PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier |
|||||||
| المعالجات الموصى بها | بنتيوم الثاني وسيليرون | |||||||||
| عدد المعجبين | 3 | |||||||||
| نوع المروحة المركزية | محمل كروي ، مقياس سرعة الدوران (12 فولت ، 120 مللي أمبير) | |||||||||
| حجم المروحة المركزية | 60x60x10 ملم | |||||||||
| نوع المروحة الخارجية | وضع الكره | كروي ، مقياس سرعة الدوران | وإذ تضع الكرة ، الثرمستور | |||||||
| حجم المروحة الخارجية | 60x60x10 ملم | 60x60x25 ملم | ||||||||
| الجهد والتيار | 12 فولت ، 90 مللي أمبير | 12 فولت ، 130 مللي أمبير | 12 فولت ، 80-225 مللي أمبير | |||||||
| تغطية كاملة للمروحة | 84.9 سم 2 | |||||||||
| إجمالي التيار للجماهير (الطاقة) | 300 مللي أمبير (3.6 واط) |
380 مللي أمبير (4.56 واط) |
280-570 مللي أمبير (3.36-6.84 واط) |
|||||||
| عدد المسامير في غرفة التبريد (المركز) | 63 طويل و 72 قصير | |||||||||
| عدد المسامير على غرفة التبريد (كل نهاية) | 45 طويل و 18 قصير | |||||||||
| إجمالي عدد المسامير في غرفة التبريد | 153 طويلًا و 108 قصيرًا | |||||||||
| أبعاد المبرد (المركز) | 57x59x27 مم (بما في ذلك الوحدة الكهروحرارية) | |||||||||
| أبعاد المبرد (كل طرف) | 41 × 59 × 32 ملم | |||||||||
| الأبعاد الكلية للرادياتير | 145x59x38 مم (شاملاً الوحدة الكهروحرارية) | |||||||||
| الأبعاد العامة للثلاجة | 145x60x50 ملم | 145x60x65 ملم | ||||||||
| وزن الثلاجة | 357 جرام | 416 جرام | 422 جرام | |||||||
| يضمن | 5 سنوات | |||||||||
| السعر المقدر (2000) | $74.95 | $79.95 | $84.95 | |||||||
وتجدر الإشارة إلى أن مجموعة ثلاجة BCool تتضمن أيضًا أجهزة لها خصائص متشابهة ، ولكنها تفتقر إلى عناصر بلتيير. هذه الثلاجات أرخص ثمناً بشكل طبيعي ، ولكنها أيضًا أقل فعالية كوسيلة لتبريد مكونات الكمبيوتر.
في إعداد المقال ، تم استخدام مواد كتاب "الكمبيوتر: ضبط وتحسين ورفع تردد التشغيل". الطبعة الثانية ، المنقحة. وإضافية ، - سانت بطرسبرغ: BHV - بطرسبورغ. 2000. - 336 ص.
أثناء النضال من أجل الحفاظ على البيئة والعيش الكريم ، يتم الاهتمام بأدق التفاصيل. تعبت من الضوضاء المستمرة للمبرد في المعالج - تذكر أن الجهاز يتطلب التبريد ، وإلا فإن BIOS سيقطع وحدة النظام إلى جانب نظام التشغيل. وفي الحر تريد السلام والهدوء. وجدت الحل. كانوا يقولون إن الثلاجات ليست حية فقط مع الضواغط ، فقد تم إنشاء نماذج بديلة. لنفكر ، ربما يمكننا تجميع ثلاجة بأيدينا.
عصور ما قبل التاريخ للثلاجات ، أو دليل المخترع
مذكور في المراجعات حول ثلاجات الامتزاز التي تعمل بالوقود الأزرق. يتسبب احتراق الغاز في دوران المبرد وتبريد الحجيرات. الميزة غير المشكوك فيها للتصميم هي الصمت. من الممكن سماع هسهسة طفيفة من احتراق الوقود وتدفق السائل عبر الأنابيب. لكن الحل بعيد كل البعد عن الحل الوحيد. لقد كتبوا أن ثلاجات السيارات باهظة الثمن تعمل على مبدأ مختلف - على عناصر بلتيير.
في عام 1834 ، ثبت أنه عندما يمر التيار المباشر عبر الموصلات وأشباه الموصلات ، يتم إطلاق الحرارة أو امتصاصها. لم يُعزى التأثير إلى قانون جول لينز: في الحالة الأخيرة ، تم إطلاق الحرارة ، لكن التبريد ظل بعيد المنال. لم يقدم أحد تفسيرًا علميًا ، ولكن أصبح معروفًا أنه عند مرور التيار في اتجاه واحد ، يتم امتصاص الحرارة ، وفي الاتجاه الآخر يتم إطلاقها!
هناك حالة معروفة عندما أبلغ الطالب المعلم حول موضوع التقنيات الرقمية ، لم تكتسب أجهزة الكمبيوتر قوة اليوم. ظهرت معالجات Pentium II للتو في السوق الروسية ، على الرغم من وجود معالجات رابعة في الولايات المتحدة بالطبع. يتعلق الأمر بتغذية دماغ الكمبيوتر ، إلى الرغبة في تقليل الجهد باستمرار.
لاحظنا أن المعالج يستهلك 75 واط. في الوقت نفسه ، ظل جهد الإمداد حوالي 3 فولت. واتضح أن بلورة صغيرة استهلكت تيارًا ... 25 أ. أي بطارية عند الشحن غير قادرة على ذلك. تحدث المعلم ، لكنه لم يكن محقًا تمامًا.
عند الجهد المنخفض المشار إليه ، يستهلك المعالج تيارًا هائلاً بالفعل ، ويتم إنفاق جزء من الطاقة على الاحتياجات المفيدة ، ويتم إطلاق الحرارة حتمًا في البيئة. وملموس! بدون مبرد ، يمكن للمعالج أن يصل إلى نقطة الغليان ، وسوف يسخن أكثر ، لكن أنظمة الحماية ستوقف الطاقة في وقت مبكر. اتضح أن المعالج يستهلك الكثير من الطاقة. في الآونة الأخيرة ، ظهرت عناصر بلتيير في السوق ، وهي مصممة لتبريد الدماغ الهائج. لاحظ مستخدم معين أن المعالج قد برد ... حتى 10 درجات تحت الصفر. بديع؟
لا يمكن تسمية عناصر بلتيير بأنها رخيصة. كيفية بناء ثلاجة منزلية الصنع على أساسها: ضعها بالتوازي داخل وعاء معزول حرارياً ، حيث تنخفض درجة الحرارة تدريجياً. لكن قوة التجميد للثلاجات لا تقاس بالواط ، بل تُحسب بالكمية (بالكيلوغرام) من المنتجات ، والتي يمكن خفض درجة حرارتها إلى درجة محددة مسبقًا. لا نعرف ما هو المقصود ببيان أن قوة عنصر بلتيير هي 77 واط. بسعر 300 روبل للقطعة الواحدة ، يجدر بنا محاولة حساب تكلفة ثلاجة محلية الصنع من خلال ربط المعلمات المشار إليها. نقترح طريقا مختلفا.
تذكر ، في المراجعات أنهم قدموا منهجية لتحديد قوة تدفئة المكان المطلوبة ، والآن نستخدمها بترتيب عكسي. خطوات التجربة:
- سوف تحتاج إلى مقياس حرارة عادي. أفضل شارع بسيط. نضع مقياس الحرارة في ثلاجتنا محلية الصنع.
- نصنع جسما. في الثلاجات الحقيقية ، تستخدم رغوة البولي يوريثان للعزل الحراري. قم بشراء عبوة رش من متجر مستلزمات البناء. سوف يناسب الستايروفوم أيضًا ، نوصي باستخدام عازل Penofol العاكس أو ما شابه. على سبيل المثال ، يتم أخذ صندوق ، يتم تقليمه بإحكام بالمواد المذكورة على كلا الجانبين ، في الواقع ، ثلاجة منزلية جيدة جاهزة بالفعل. للحصول على معلومات - المواد مأخوذة من صناعة الفضاء ، حيث تم استخدامها لإنشاء بدلات الفضاء. أشعة الشمس قاتلة خارج الغلاف الجوي ، وبرودة الفضاء ستجعل ساورون نفسه يرتجف ، لكن كل ما سبق لم يسبب ضررًا كبيرًا لرائد الفضاء تحت طبقة Penofol. بالطبع ، تم استخدام الذهب والفضة وليس الألومنيوم في بدلات الفضاء ، ربما فعلوا ذلك بدون البولي إيثيلين. حقيقة - خصائص المادة مذهلة.
- سيكون المبرد في البداية عنصرًا بلتييرًا واحدًا. سنقوم بتثبيته على المادة اللاصقة. ثم سنعرض تقنية تسمح لك بالعثور على عدد الوحدات اللازمة للثلاجة محلية الصنع لبدء التجميد.
طريقة لحساب الثلاجة محلية الصنع على عناصر بلتيير
ننطلق من حقيقة أن فقد الحرارة يعتمد خطيًا على اختلاف درجات الحرارة داخل وخارج الثلاجة محلية الصنع. ننتقل من البسيط إلى المعقد:
- افترض أن درجة الحرارة في الغرفة 20 درجة مئوية وبقيت دون تغيير طوال التجربة. لنبدأ البحث. من الواضح أنه في حالة عدم وجود عناصر بلتيير ، ستكون درجة الحرارة داخل الثلاجة 20 درجة مئوية. هذه هي النقطة الأولى على خط مستقيم (تنمو الخسائر خطيًا من اختلاف درجات الحرارة خارج الثلاجة وداخلها). لنقم بتثبيت عنصر بلتيير مع مشعات على كلا الجانبين ، وسيتم نفخ العنصر الخارجي بواسطة مبرد لتعزيز التأثير.
- بعد فترة ، كانت درجة الحرارة في المقصورة بحجم 30 لترًا 14 درجة مئوية. نجادل أنه بإضافة عنصرين آخرين من بلتيير مع مشعات ومبردات ، سيحصل أي شخص على درجتين من الحرارة داخل ثلاجة منزلية الصنع إذا كانت الغرفة دافئة بمقدار 20 درجة مئوية. مخطط:
استنتاجات حول تصميم ثلاجة محلية الصنع
سوف يستخلص القراء بقية الاستنتاجات بأنفسهم: ستوفر ثلاجة منزلية الصنع درجتين من الحرارة على مقياس سيليزيوس إذا كان الجهاز مزودًا بثلاثة عناصر بلتيير مع مبردات. يجوز تعميم التجربة واختيار العزل الأمثل وتغيير الظروف. على سبيل المثال ، يجب إزالة المبردات بحيث لا تصدر ضوضاء ولا تهدر الطاقة. هذا سوف يبسط التصميم. لكننا نريد أن نهدئ حماسة المخترعين: في ثلاجات حقيقية وليست محلية الصنع ، يتم استخدام مروحتين للدائرة الباردة والساخنة. تجربة.
سيتحمل جهاز الثلاجة مصدر طاقة الكمبيوتر. تذكر كم يستهلك المعالج! عنصر بلتيير بعيد عن الشيء الرئيسي بالداخل. تم ضبط الجهد مسبقًا مسبقًا ، ولا داعي للبحث عن الأجزاء النادرة. تشتري ثلاثة عناصر من بلتيير لصنع ثلاجة بنفسك ، وتأخذ مصدر طاقة من جهاز كمبيوتر قديم ، وتصنع صندوقًا به مبردين ، وتحصل على منتج نهائي. علاوة على ذلك ، يمكن أن تعمل على بطاريات السيارات.
مبدأ تشغيل الثلاجة واضح لدرجة أنه مفهوم للأطفال. عندما يتغير اتجاه التيار ، تعمل عناصر بلتيير على التسخين. من الجيد أن يكون لديك طعام دافئ في مكان قريب عندما لا يكون هناك جهاز تدفئة حولك. في الحالة الأخيرة ، يعمل القانون في الاتجاه المعاكس. ثلاثة عناصر بلتيير داخل ثلاجة منزلية الصنع ستوفر درجة حرارة 18 درجة مئوية فوق البيئة. إذا كان هناك 25 في السيارة ، فسيظهر في المربع 43. يكفي أن تأكل ولا تشتكي. اتضح بالفعل جهازين في شخص واحد.
نريد أن نتقدم بالشكر لمؤلف الفيديو على YouTube على فكرة رائعة حول كيفية صنع الثلاجة بنفسك. دع الفكرة لا تكون ناجحة للغاية ، ولكن فقط لأن الحجم كبير. عناصر معالج بلتيير ليست قوية بما يكفي للتغلب على الحجم الكبير وحده ، والذي لم يكتمل بشكل كامل.
عادةً ما يُطلق على عنصر بلتيير اسم محول قادر على العمل من اختلاف في درجة الحرارة. يحدث هذا من خلال تدفق التيار الكهربائي عبر الموصلات من خلال جهات الاتصال. لهذا الغرض ، يتم توفير لوحات خاصة في العناصر. تتدفق الحرارة من جانب إلى آخر.
اليوم ، هذه التكنولوجيا مطلوبة في المقام الأول بسبب قوة نقل الحرارة الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأجهزة قادرة على التباهي بالاكتناز. يتم تثبيت مشعات للعديد من الطرز ضعيفة. هذا يرجع إلى حقيقة أن تدفق الحرارة يبرد بسرعة إلى حد ما. نتيجة لذلك ، يتم الحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة باستمرار.
هذا العنصر لا يحتوي على أجزاء متحركة. تعمل الأجهزة بصمت تام ، وهذه ميزة لا شك فيها. يجب أيضًا أن يقال إنهم قادرون على العمل لفترة طويلة جدًا ، ونادراً ما تحدث حالات الأعطال. يتكون أبسط نوع من موصلات نحاسية ذات جهات اتصال وأسلاك توصيل. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد عازل على جانب التبريد. عادة ما تكون مصنوعة من السيراميك أو
لماذا هناك حاجة إلى عناصر بلتيير؟
تستخدم عناصر بلتيير بشكل شائع في صناعة الثلاجات. عادة ما نتحدث عن النماذج المدمجة التي يمكن استخدامها ، على سبيل المثال ، من قبل سائقي السيارات على الطريق. ومع ذلك ، فإن مجال تطبيق الأجهزة لا ينتهي. في الآونة الأخيرة ، تم تثبيت عناصر بلتيير بنشاط في المعدات الصوتية والصوتية. هناك هم قادرون على أداء وظائف المبرد.
نتيجة لذلك ، يتم تبريد مضخم الجهاز بدون أي ضوضاء. بالنسبة للضواغط المحمولة ، لا غنى عن عناصر بلتيير. إذا تحدثنا عن الصناعة العلمية ، يستخدم العلماء هذه الأجهزة لتبريد الليزر. في هذه الحالة ، من الممكن تحقيق استقرار كبير في موجة التعلم لمصابيح LED.
عيوب نماذج بلتيير
يبدو أن مثل هذا الجهاز البسيط والفعال يخلو من العيوب ، لكنه موجود. بادئ ذي بدء ، لاحظ الخبراء على الفور قدرة الاختراق المنخفضة للوحدة. يشير هذا إلى أن الشخص سيواجه مشاكل معينة إذا أراد تبريد جهاز يعمل على شبكة 400 فولت.في هذه الحالة ، سيساعد معجون عازل خاص جزئيًا في حل هذه المشكلة. ومع ذلك ، فإن انهيار التيار سيظل مرتفعًا وقد لا يصمد لف عنصر بلتيير.
بالإضافة إلى ذلك ، لا ينصح باستخدام هذه الطرز في الإلكترونيات الدقيقة. نظرًا لوجود ألواح معدنية في تصميم العنصر ، فقد تتأثر حساسية الترانزستورات. يمكن تسمية العيب الأخير لعنصر بلتيير بكفاءة منخفضة. هذه الأجهزة ليست قادرة على تحقيق فرق كبير في درجة الحرارة.
وحدة منظم
إن صنع عنصر بلتيير بنفسك لمنظم أمر بسيط للغاية. للقيام بذلك ، قم بإعداد لوحين معدنيين مسبقًا ، بالإضافة إلى الأسلاك مع جهات الاتصال. بادئ ذي بدء ، يتم إعداد الموصلات للتركيب ، والتي ستكون موجودة في القاعدة. عادة ما يتم شراؤها بعلامة "PP".
بالإضافة إلى ذلك ، للتحكم في درجة الحرارة العادية ، يجب توفير أشباه الموصلات عند الخرج. إنها ضرورية من أجل نقل الحرارة بسرعة إلى اللوحة العلوية. لتثبيت جميع العناصر ، يجب عليك استخدام مكواة لحام. لإكمال عنصر بلتيير بيديك ، قم أخيرًا بتوصيل سلكين. الأول مركب في القاعدة السفلية ومثبت في الموصل الخارجي. يجب تجنب ملامسة اللوحة.
بعد ذلك ، قم بتوصيل السلك الثاني في الأعلى. يتم إجراء التثبيت أيضًا إلى العنصر المتطرف. من أجل التحقق من أداء الجهاز ، استخدم أداة اختبار. للقيام بذلك ، يجب توصيل سلكين بالجهاز. نتيجة لذلك ، يجب أن يكون انحراف الجهد حوالي 23 فولت. في هذه الحالة ، يعتمد الكثير على قوة المنظم.
ثلاجات مع الثرمستور
كيف تصنع عنصر بلتيير بيديك لثلاجة مع الثرمستور؟ للإجابة على هذا السؤال ، من المهم ملاحظة أن الألواح الخاصة به يتم اختيارها حصريًا من السيراميك. في هذه الحالة ، يتم استخدام حوالي 20 قطعة من الموصلات. هذا ضروري حتى يكون الاختلاف في درجة الحرارة أعلى. يمكنك زيادة تصل إلى 70٪. في هذه الحالة ، من المهم أن نحسب
يمكن القيام بذلك بناءً على قوة الجهاز. تعتبر ثلاجة الفريون السائلة مثالية في هذه الحالة. يتم تثبيت عنصر بلتيير مباشرة بالقرب من المبخر الموجود بجوار المحرك. لتثبيته ، ستحتاج إلى مجموعة قياسية من الأدوات ، بالإضافة إلى الجوانات. إنها ضرورية لحماية النموذج من مرحل البداية. وبالتالي ، سيكون تبريد الجزء السفلي من الجهاز أسرع بكثير.
لتحقيق اختلاف في درجة الحرارة (تأثير بلتيير) بيديك ، قد تحتاج إلى 16 موصلًا على الأقل. الشيء الرئيسي في نفس الوقت هو عزل الأسلاك التي سيتم توصيلها بالضاغط بشكل موثوق. من أجل القيام بكل شيء بشكل صحيح ، يجب عليك أولاً فصل جهاز إزالة الرطوبة من الثلاجة. فقط بعد ذلك يمكن توصيل جميع جهات الاتصال. بعد اكتمال التثبيت ، يجب التحقق من حد الجهد باستخدام جهاز اختبار. في حالة حدوث خلل في العنصر ، فإن منظم الحرارة يعاني أولاً. في بعض الحالات ، يحدث ذلك
نموذج للثلاجة 15 فولت
صُنعت ثلاجة بلتيير بأيديهم من ثلاجة صغيرة ، ويتم تركيب الوحدات بشكل أساسي بالقرب من المشعات. من أجل إصلاحها بشكل آمن ، يستخدم الخبراء الزوايا. لا ينبغي أن يتكئ العنصر على المرشح ، ويجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار.
لإكمال وحدة بلتيير الحرارية بيديك ، يتم اختيار اللوحة السفلية بشكل أساسي من الفولاذ المقاوم للصدأ. تستخدم الموصلات ، كقاعدة عامة ، بعلامة "PR20". يمكنهم تحمل حمولة قصوى تبلغ 3 أ. يمكن أن يصل الحد الأقصى للانحراف في درجة الحرارة إلى 10 درجات. في هذه الحالة ، يمكن أن تصل الكفاءة إلى 75٪.
عناصر بلتيير في ثلاجات 24 فولت
باستخدام عنصر بلتيير ، لا يمكن صنع ثلاجة تعمل بنفسك إلا من موصلات جيدة الإغلاق. في الوقت نفسه ، يجب تكديسها في ثلاثة صفوف للتبريد. يجب الحفاظ على تيار التشغيل في النظام عند 4 أ. يمكنك التحقق من ذلك باستخدام جهاز اختبار تقليدي.
إذا كنت تستخدم ألواحًا خزفية للعنصر ، فيمكن تحقيق أقصى انحراف في درجة الحرارة عند 15 درجة. يتم تثبيت الأسلاك الخاصة بالمكثف فقط بعد وضع الحشية. يمكنك تثبيته على جدار الجهاز بطرق مختلفة. الشيء الرئيسي في هذه الحالة هو عدم استخدام الغراء الحساس لدرجات حرارة أعلى من 30 درجة.
عنصر بلتيير لمبرد السيارة
لصنع ثلاجة أوتوماتيكية عالية الجودة بيديك ، يتم اختيار بلتيير (وحدة) بلوحة لا يزيد سمكها عن 1.1 مم. من الأفضل استخدام الأسلاك من النوع غير المعياري. أيضا ، الموصلات النحاسية مطلوبة للتشغيل. يجب أن يكون صبيبهم 4A على الأقل.
وبذلك يصل الحد الأقصى للانحراف في درجة الحرارة إلى 10 درجات ، وهذا يعتبر أمرًا طبيعيًا. غالبًا ما تستخدم الموصلات مع وضع علامة "PR20". لقد أظهروا مؤخرًا أنهم أكثر استقرارًا. كما أنها مناسبة للعديد من جهات الاتصال. يتم استخدام مكواة لحام لتوصيل الجهاز بالمكثف. التثبيت عالي الجودة ممكن فقط على حشية كتلة المرحل. ستكون الاختلافات في هذه الحالة ضئيلة.
كيف تصنع عنصر لمبرد مياه الشرب؟
تم تصميم وحدة (عنصر) بلتيير ببساطة من أجل المبرد بيديك. من المهم بالنسبة له أن يختار لوحات السيراميك فقط له. يتم استخدام ما لا يقل عن 12 موصلاً في الجهاز ، وبالتالي ستبقى المقاومة عالية. عادة ما يتم توصيل العناصر عن طريق اللحام. يجب توفير سلكين للتوصيل بالجهاز. يجب إرفاق العنصر في الجزء السفلي من المبرد. في نفس الوقت ، يمكن أن يتلامس مع غطاء الجهاز. من أجل استبعاد حالات قصر الدائرة ، من المهم إصلاح جميع الأسلاك على الشبكة أو الغلاف.
مكيفات الهواء
تم تصنيع وحدة (عنصر) Peltier افعلها بنفسك لمكيف الهواء فقط مع موصلات فئة PR12. يتم اختيارهم لهذا العمل ويرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أنهم يتعاملون جيدًا مع درجات الحرارة المنخفضة. النموذج الأقصى قادر على توصيل جهد 23 فولت. سيكون مؤشر المقاومة عند مستوى 3 أوم. يصل فرق درجة الحرارة إلى 10 درجات كحد أقصى ، وتبلغ الكفاءة 65٪. من الممكن وضع الموصلات بين الأوراق في صف واحد فقط.
تصنيع المولدات
يمكنك إنشاء مولد باستخدام وحدة (عنصر) بلتيير بيديك. سيرتفع أداء الجهاز بنسبة إجمالية تبلغ 10٪. يتم تحقيق ذلك بسبب زيادة تبريد المحرك. الحمل الأقصى للجهاز هو 30 أ. نظرًا للعدد الكبير من الموصلات ، يمكن أن تكون المقاومة 4 أوم. الانحراف في درجة الحرارة في النظام حوالي 13 درجة. يتم توصيل الوحدة مباشرة بالدوار. للقيام بذلك ، أولاً وقبل كل شيء ، افصل العمود المركزي. في كثير من الحالات ، لا يتدخل الجزء الثابت. لمنع تسخين الملف الدوار من المحرِّض ، يتم استخدام ألواح السيراميك.
تبريد بطاقة الفيديو على الكمبيوتر
لتبريد بطاقة الفيديو ، يجب عليك تحضير 14 موصلًا على الأقل. من الأفضل اختيار النماذج النحاسية. معامل انتقال الحرارة لديهم مرتفع للغاية. تستخدم الأسلاك غير المعيارية لتوصيل الجهاز باللوحة. تم تركيب النموذج بالقرب من مبرد بطاقة الفيديو. لإصلاحها ، عادة ما يستخدمون الصغيرة
لإصلاحها ، يمكنك استخدام المكسرات المعتادة. يشير ظهور ضوضاء مفرطة أثناء التشغيل إلى أن الجهاز لا يعمل بشكل صحيح. في هذه الحالة ، من الضروري التحقق من سلامة الأسلاك. تحتاج أيضًا إلى فحص الموصلات.
عنصر بلتيير لمكيفات الهواء
من أجل صنع عنصر بلتيير نوعيًا لمكيف الهواء ، يتم استخدام الألواح المزدوجة. يجب ألا يقل سمكها عن 1 مم. في هذه الحالة ، يمكنك أن تأمل في حدوث انحراف في درجة الحرارة بمقدار 15 درجة. يزداد أداء المكيفات بعد تجهيز الوحدات بمعدل 20٪. يعتمد الكثير في هذه الحالة على درجة الحرارة المحيطة. يجب أيضًا مراعاة استقرار الجهد من الشبكة. مع تداخل بسيط ، يتم الحفاظ على حمل الجهاز بمقدار 4 أ.
عند لحام الموصلات ، لا ينبغي وضعها بالقرب من بعضها البعض. من أجل إكمال وحدات بلتيير بشكل صحيح بيديك ، يجب تثبيت جهات اتصال الإدخال والإخراج على واحدة فقط من اللوحتين. في هذه الحالة ، سيكون الجهاز أكثر إحكاما. سيكون الخطأ الفادح في هذه الحالة هو توصيل الوحدة مباشرة بالكتلة. سيؤدي هذا إلى كسر لا مفر منه للعنصر.
تركيب الوحدة على المكثف
للتثبيت بيديك ، من المهم تقييم قوة المكثف. إذا كان لا يتجاوز 20 فولت ، فيجب تركيب العنصر بموصلات تحمل علامة "PR30" أو "PR26". لإصلاح وحدة (عنصر) بلتيير بيديك على المكثف ، استخدم زوايا معدنية صغيرة.
من الأفضل تثبيت أربعة منهم على كل جانب. من حيث الأداء ، فإن المكثف قادر في النهاية على إضافة 10٪. إذا تحدثنا عن فقدان الحرارة ، فسيكونون غير مهمين. كفاءة الجهاز في المتوسط 80٪. الوحدات غير مصممة للمكثفات عالية الجهد. في هذه الحالة ، لن يساعد حتى عدد كبير من الموصلات.
