Es pot refrigerar per aigua: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Alguns de vosaltres potser recordeu el meu refrigerador de canell USB de 5 minuts, un projecte utilitzat per refredar el meu cos sense haver de suar. L’inconvenient d’això era que només va durar uns 5 minuts. Gràcies a un patrocini de DFRobot, vaig poder ampliar aquest temps a unes tres hores i refrescar-me més que el canell esquerre.

Aquest projecte utilitzava refredar aigua en un bloc d'alumini mitjançant un mòdul Peltier i un ventilador de PC, i després l'empeny a través d'alguns tubs mitjançant una bomba de corrent continu. Aquestes s’alimenten amb bateries de ions de li recarregables que es poden carregar amb un panell solar muntat a la part posterior. El tub del líquid Cooling Wearable s’ha de portar sota una samarreta interior ajustada per maximitzar el contacte amb la pell. Fent servir un Dfrduino, fins i tot he afegit un controlador de temperatura automàtic que utilitza un DHT22 per activar el dispositiu portàtil.

Imatges amb jo que la poso properament (versió 2), però ara com ara, comencem!

Pas 1: eines i materials

Per a aquest projecte necessitareu (tots s'obren automàticament en pestanyes noves):

Boost Converter

DFRduino Uno Rev3

Bomba d'aigua de 12VDC

Controlador de càrrega solar de gira-sol de 12VDC

Carregador multifuncional intel·ligent

Kit de ventilador Peltier

Tubs de vinil de 5/16"

Jumper Wires (per a proves)

Taula de pa (per provar)

Bateries d’ió li

Bateria del banc d'energia

Multímetre

Sensor de temperatura i humitat DHT-22

Panell solar de 5 watts

Pas 2: Muntatge del dispositiu de refrigeració

Primer, tapeu el bloc de refrigeració d’alumini amb coixinets tèrmics, pasta tèrmica o greix tèrmic. No poseu massa, ja que dificultarà el procés de transmissió de calor. Ara enganxeu-hi el mòdul Peltier amb el costat etiquetat sense cap amunt.

En segon lloc, assegureu-vos que el combinat de dissipador de calor i ventilador funcioni. Cargoleu el ventilador al dissipador de calor i engegueu-lo. La part inferior del dissipador de calor hauria de ser una mica més freda que l’ambient, però no massa, ja que el ventilador només bufa aire ara mateix. Si funciona, aneu al pas següent.

Finalment, recobriu l’altre costat del Peltier i enganxeu-lo al dissipador de calor. Ara, el bloc d’alumini refredarà l’aigua que hi fluirà i el ventilador unit al Peltier eliminarà l’excés de calor. Vaig utilitzar una mica de cinta adhesiva per fer un enllaç mecànic més fort, però això no és necessari. Ara estem preparats per connectar-lo a la bomba i al tanc amb el nostre tub. Connecteu els dos cables en un per facilitar el cablejat. Es tracta de components de dibuix de 12V d’alt corrent, així que assegureu-vos d’utilitzar un cable de mida gran.

Pas 3: Bombes i fontaneria

Electrònica de la bomba

La bomba ve amb un endoll estàndard amb cables exposats al final. Soldeu aquests cables a un convertidor d’augment, ja que el voltatge per defecte de 5 volts no el tallarà. Farem servir el reforç per obtenir 11vdc de les nostres bateries. A l’altra banda, soldeu un cable USB. Utilitzeu el potenciòmetre per configurar el voltatge de sortida a uns 11 volts. La bomba té una velocitat de 6 a 12 v, però vaig decidir mantenir-me segur amb 11 i tampoc carregar massa el convertidor d’augment, ja que no té dissipador de calor addicional. Proveu l’electrònica connectant la bomba i submergint-la a l’aigua. Hauria d’estar activat.

Tancs i tubs

Per emmagatzemar l'aigua del sistema, he utilitzat una llauna d'alumini de 2 polzades. Vaig provar d'utilitzar un tub de PVC de 2 polzades, però era massa gruixut perquè hi pogués cabre la bomba, cosa que em va obligar a arxivar la bomba o afaitar l'interior del conjunt. Tub de PVC. Actualitzaré el projecte a PVC a la següent versió. Connecteu-hi els tubs que venien amb la bomba i després al bloc d'alumini. Feu servir alguns tubs de vinil per connectar l’altre costat del bloc de refrigeració d’alumini i enganxeu-lo a l’interior del dipòsit d’aigua (en aquest cas, la llauna d’alumini). Un cop fet això, proveu la bomba dins del tanc omplint-la i engegant-la. També és important fer-ho per comprovar si hi ha fuites.

Pas 4: Refredament, codi i circuits

Refredament

Amb Dfrduino, haureu d’establir un índex de temperatura mínim per activar el combinat de refrigeració Peltier i ventilador. Ho farem amb el sensor de temperatura i humitat DHT22, econòmic però fiable. Utilitzaré el pin analògic 0 per al cable de dades, però podeu utilitzar-ne un altre si voleu. Connecteu VCC i GND als seus punts respectius al Dfrduino. Això ens donarà informació, però no farà res per si sol. Per engegar (i apagar) el dispositiu de refrigeració que hem construït, hem de configurar un relé per encendre i apagar electromecànicament. Només tinc relés de 12v i Arduinos emet un màxim de 5v, de manera que estic fent servir un convertidor d’augment per augmentar el voltatge de 5v a 12v perquè s’activi.

Circuit

El circuit esmentat s’alimenta mitjançant energia solar mitjançant el controlador solar de gira-sol de DFRobot. Pren entrada del meu panell fotovoltaic de 12 v (5 W) i el regula en una tensió i corrent útils. El carregador multifuncional intel·ligent també de DFRobot l’utilitza per carregar les bateries que es mostren a la imatge, però també serveix de banc de potència per proporcionar energia perquè el dispositiu de refrigeració funcioni.

Codi

Enllaç al codi per a l'activador de l'índex de temperatura.

Copieu enganxeu el codi al vostre Dfrduino perquè el ventilador (i per extensió el mòdul Peltier) s'encengui si fa prou calor.

Pas 5: Com funciona

Com en les meves altres versions de Peltier, el refrigerador termoelèctric té una tensió fixa (12 volts en aquest cas) i bombeja calor d'un costat a l'altre del mòdul. Això refreda dràsticament un costat del quadrat ceràmic i escalfa l’altre costat. Per evitar danyar el nostre component a causa de la propagació de la calor, hem d’utilitzar un refredament actiu en forma de gran dissipador de calor i ventilador. Aquest projecte utilitza el costat fresc per eliminar la calor de l’aigua que travessa un bloc d’alumini i, a continuació, utilitza una bomba de corrent continu per empènyer-la per tot el cos de l’usuari mitjançant tubs de vinil. Per augmentar el contacte amb la pell, es porta una camisa ajustada a sobre.

Per estalviar una mica d’energia de les parts més consumidores d’energia, el ventilador i Peltier s’apaguen si fa massa fred (per exemple, aneu a l'interior). El Dfrduino està connectat a un convertidor boost per encendre un relé i alimentar el conjunt de refrigeració si i només si les dades del sensor de temperatura i humitat DHT22 ho justifiquen.

Pas 6: gràcies especials a DFRobot

Aquest va ser un projecte força gran, així que estic content d’haver estat patrocinat per DFRobot. Gran qualitat del producte i enviament ràpid com sempre. Consulteu la seva botiga aquí.