Komora termiczna za 100 zł z modułem Peltiera

Artykuł przedstawia realizację prostej i taniej komory termicznej – chłodziarki. Wprawdzie zakres osiąganych temperatur pracy nie jest imponujący, jednak absolutnie wystarcza do testowania i pomiarów parametrów różnych elementów oraz niedużych urządzeń elektronicznych w różnych warunkach.

Do czego jest mi potrzebna komora termiczna?

Oczywiście może służyć do najróżniejszych celów jako zaskakująco skuteczna chłodziarka. Jednak u mnie ma służyć przede wszystkim do sprawdzania, jak parametry urządzeń, w szczególności multimetrów, a także elementów, głównie rezystorów, źródeł napięcia odniesienia i kondensatorów, zmieniają się pod wpływem zmian temperatury. Postanowiłem w pierwszym etapie jak najniższym kosztem zbudować praktycznie użyteczną komorę termiczną. Wymagania są niewygórowane: zasadniczo do moich celów wystarczy, by komora zapewniła temperatury w zakresie od +20°C do +30°C.

Zastanawiałem się, czy zmieszczę się w śmiesznie małym budżecie 100 złotych. Tak, stu złotych!

Pompę ciepła z modułem Peltiera kupiłem za niecałe 72 złote. Właściwa komora termiczna to aluminiowy dwulitrowy garnek o średnicy 18 cm i wysokości prawie 10 cm, który kupiłem za 10 złotych w pobliskim sklepie ze starociami. Do tego czujnik temperatury w postaci LM335 za kilka złotych oraz izolacja.

Gdybym do izolacji wykorzystał popularny styropian, zmieściłbym w zaplanowanym budżecie 100 złotych. Nie zmieściłem się, bowiem nonszalancko złamałem „reguły budżetowe”, a mianowicie kupiłem płytę styroduru o grubości 10 centymetrów.

Podstawowe testy

Wyniki pierwszych testów okazały się nawet lepsze niż oczekiwałem. Potrzebna mi najniższa temperatura to powiedzmy +20°C, a może lepiej +15°C, bo teoretycznie tyle może być w naszych mieszkaniach w czasie ciężkiej zimy, gdy są kłopoty z ogrzewaniem. Niższe temperatury nie są konieczne.

Na fotografii 1 widać, że przy zasilaniu modułu Peltiera napięciem 8 woltów, wnętrze komory (garnka) zostało schłodzone do temperatury 277,3 kelwina, czyli do około +4°C.

Multimetr pokazuje napięcie z umieszczonego w komorze czujnika temperatury bezwzględnej LM335, który ma współczynnik przetwarzania 10 mV/K (10 mV/°C). Napięcie 2,773 V, czyli 2773 mV oznacza więc temperaturę 277,3 K, czyli około 4°C (277,3 K – 273,15 K). Zasilacz z prawej strony (Korad KA3005D) zasilał tylko moduł Peltiera – w tym przypadku napięciem 8,0 V i prądem 2,765 A. Natomiast zasilacz z lewej strony zasilał napięciem 12,2 V wentylator pompy ciepła oraz czujnik LM335 (przez rezystor 10 kΩ). Ten test odbywał się latem i temperatura otoczenia wynosiła około +24°C. Oznacza to, że pompa ciepła schłodziła komorę roboczą o 20 stopni, co przy tak prymitywnej budowie całości trzeba uznać za sukces!

Moduły Peltiera to dwukierunkowe pompy ciepła. To znaczy, że kierunek prądu elektrycznego wyznacza kierunek pompowania ciepła – zamiast chłodzić, mogą grzać. Fotografia 2 pokazuje sytuację, gdy zamieniłem biegunowość napięcia zasilającego moduł Peltiera, czyli gdy ciepło pompowane było w drugim kierunku. Jak widać, przy zasilaniu modułu napięciem 6,0 V i prądem 1,75 A temperatura wewnątrz komory wzrosła do około 329 kelwinów, czyli około +56°C.

Wiadomo, że optymalne parametry uzyskuje się przy zasilaniu napięciem mniejszym od nominalnego (12 V, 6 A). Od początku chciałem się dowiedzieć, jakie parametry można uzyskać przy napięciu zasilania o połowę mniejszym, czyli 6 V.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze październikowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 10/2023). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 10/2023 znajduje się tutaj.

 

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (Cappuccino = 10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać:
– jeśli jeden numer ZE – CAPPUCINO (10 zł),
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery mam wysłać na podany adres e-mailowy.