Minilodówka DIY na 12V (ogniwo Peltiera)

[Julek]

Witam! Chciałbym zaprezentować Wam lodówkę, którą sam zrobiłem.

Elementy z których zbudowałem lodówkę:

• Sklejka 6mm
• styropian 30mm
• Zestaw radiatorów 
• Wentylatory 
• Ogniwo Peltiera 5A
• Przekaźnik
• Arduino UNO
• Czujnik temperatury DS18B20
• 2 przełączniki
• Gniazdo DC 5,5x2,5mm

Zasilana jest zasilaczem 12V  7A. Tak duży prąd potrzebny jest do zasilania 5A ogniwa Peltiera , 2 wentylatorów i LED'ów. Nie był potrzebny aż tak mocny, ale tylko taki miałem pod ręką. Do zasilania "zabezpieczenia" używam 2A ładowarki. niestety za późno zorientowałem się, że będzie potrzebne, przez co nie podpiąłem bezpośrednio do zasilacza. Niestety, kupując zasilacz o tak wysokim natężeniu prądu  nie przewidziałem, że nie posiadam odpowiedniego kabla zasilającego. W domu znalazłem tylko taki, który da MAX 2,5A.

Obudowa jest wykonana ze sklejki o grubości 6mm pomalowanej czarną matową farbą do drewna. Wyłożona jest styropianem o grubości 3cm a drzwiczki zrobione są z 4mm pleksy. Po między pleksą a styropianem jest uszczelka, która choć częściowo zapobiega uciekaniu zimna. Lodówka posiada magnesy dzięki którym drzwiczki są przyciśnięte do uszczelki. 

W środku zamontowałem LED'y w dwóch kolorach: białym zimnym i  niebieskim. Niebieski zapala się gdy drzwiczki są zamknięte a biały, gdy są są otwarte. Z tyłu obudowy są dwa przełączniki.  Jeden służy do włączania LED'ów a drugi włącza wentylatory i ogniwo Peltiera. Do chłodzenia lodówki użyłem modułu wentylatora z radiatorami przeznaczonego do ogniwa Peltiera.

Niestety od zimnej strony ogniwa, mniejszy radiator nie ma wentylatora, więc musiałem go dokupić. Jego wymiary to 40mm x 40mm x10mm  Obok przycisków jest otwór przez który wlatuje powietrze. Radiator z tyłu obudowy bardzo się grzał przez co musiałem wymyślić coś dzięki czemu temperatura była by stabilizowana i ograniczana. Wpadłem na pomysł aby przy temperaturze 45°C ogniwo było odłączone na 100 sekund(wentylatory wciąż pracują). W tym czasie wentylator chłodzi radiator. Do odłączenia zasilania ogniwa użyłem przekaźnika, Arduino UNO i czujnika temperatury DS18B20+. Chciałem użyć Nano, ale jak na złość wszystkie były uszkodzone. Do Arduino wgrałem odpowiedni program i podłączyłem wszystko na płytce stykowej. Dodatkowo temperaturę można sprawdzać na komputerze komunikując się z płytką przez interfejs UART.

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
 
OneWire oneWire(A3); //Podłączenie do A3
DallasTemperature sensors(&oneWire); //Przekazania informacji do biblioteki
#define przekaznik 7
void setup(void) {
  pinMode(przekaznik, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin(); //Inicjalizacja czujnikow
}
 
void loop(void) { 
  sensors.requestTemperatures(); //Pobranie temperatury czujnika
  Serial.print("Temperatura radiatora to: ");
  Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0));
  delay(1000);
  if(sensors.getTempCByIndex(0) >45){//Jesli temperatura radiatira jest wyzsza niz 45 stopni
    digitalWrite(przekaznik, HIGH);
    delay(100000);
    digitalWrite(przekaznik,LOW);
      } 
  
}

Niestety, na ten moment nie  posiadam termometru, którym mógł bym sprawdzić różnicę temperatury. Ale po około 30 min pracy napój w puszce lekko się schłodził. Może nie jest bardzo wydajna ale mi wystarcza.

  

  

[Treker (Damian Szymański)]

@Julek, właśnie zaakceptowałem opis. Dziękuję za przedstawienie projektu, zachęcam do prezentowania kolejnych DIY oraz aktywności na forum 😉

[szczawiosław]

@Julek akurat składam coś podobnego (tylko większego, na mocniejszych ogniwach). Jak sprawdzasz temperaturę ogniwa, masz obok zamocowany DS18B20? Dużo lepsze rezultaty chłodzenia są jeżeli do strony ciepłej dasz miedziany radiator, spory wpływ ma też rodzaj pasty pomiędzy. Mi się udało zredukować temperaturę strony zimnej o jakieś 5-10°C zmieniając radiator z aluminiowego na miedziany i pastę na srebrną.

Ale spoko projekt 🙂 Szacun że złożyłeś, ja od pół roku się bawię i końca nie widać 😄

[Julek]

@Treker Dzięki, ostatnio dopiera znalazłem trochę czasu na jakiś projekt. Robię kolejny i jeśli wszystko będzie działać tak jak trzeba to na pewno opublikuje😀

@szczawiosław Na tylnym radiatorze przymocowałem czujnik temperatury. Miedziane są lepsze ale trochę trudniej dostępne, a zwłaszcza takiej wielkości. 

Na zdjęciu czujnik to ta czarna taśma na radiatorze . wiem słabo zamocowane ale użyłem też pasty termoprzewodzącej więc działa poprawnie 

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[szczawiosław]

Co do miedzianego radiatora to porównywałem miedziany 40x40 tak że tylko mi Peltiera zakrywał z aluminiowym chyba 75x75. Ostatecznie użyłem takiego z rurkami cieplnymi i efekt jest nawet bardziej niż zadowalający 🙂 A dostępność nie jest kłopot, cena może być zaporowa przy mniejszych projektach.

[InspektorGadzet]

Dnia 14.07.2019 o 23:52, Julek napisał:

Obudowa jest wykonana ze sklejki o grubości 6mm pomalowanej czarną matową farbą do drewna.

Lodówka i czarna obudowa? W dodatku matowa?

 

Dnia 14.07.2019 o 23:52, Julek napisał:

Niestety, na ten moment nie  posiadam termometru, którym mógł bym sprawdzić różnicę temperatury.

Nie masz DS18B20?

 

Dnia 14.07.2019 o 23:52, Julek napisał:

Ale po około 30 min pracy napój w puszce lekko się schłodził. Może nie jest bardzo wydajna ale mi wystarcza

Przy dobrej izolacji termicznej max jaki uzyskasz to jakieś 15..18 stopni różnicy temperatur. Jeśli więc w domu/mieszkaniu masz  25 stopni, w lodówce możesz liczyć na ok 10.

Edytowano Lipiec 17, 2019 przez InspektorGadzet

[TheRatchet2056]

Co do artykułu. Jeśli przestaniesz zasilać ogniwo peltiera to ciepło z jednej strony szybko zostanie przerzucone na drugą także to niezbyt eleganckie rozpraszanie ciepła, żeby utrzymać temperaturę wewnątrz. Lepiej liniowo zmniejszać napięcie zasilające a co za tym idzie pobierany prąd, żeby transfer ciepła był tylko w jedną stronę. Poza tym nadal się zastanawiam skąd ludzie tutaj wiedzą na podstawie samego ogniwa jaka bądzie temperatura. Jeśli dostatecznie dobrze zaizolujesz lodówkę to możesz nawet otrzymać ujemne temperatury. Pytanie oczywiście jak długo chcesz czekać. Tu gość używa słabszego ogniwa:

i jakoś udaje mu się uzsyakć po stronie chłodnej ujemną temperaturę.

 

[Julek]

@szczawiosław Masz racje nie pomyślałem o tym ale myśle, że jest ok.

@InspektorGadzetTak czarna matowa, ponieważ pasowała mi do czarnej półki a poza tym bardzo mi się podobała😀 Tak mam ds18b20 nawet jest na tylnym radiatorze. Mam zamiar zrobić termometr uniwersalny i sprawdzić temperaturę. Więc szkoda mi było czujnika.Podejrzewam, że po jakimś czasie i trochę lepszej izolacji uzyskam 10 stopni

 

Edytowano Lipiec 17, 2019 przez Julek

[Julek]

@TheRatchet2056 Zgadzam się nie przemyślałem tego. Chyba będzie trzeba to poprawić.😀 I można uzyskać ujemne temperatury, ale niestety izolacja jest za słaba. zamiast pleksy i uszczelki powinien być styropian,tak jak na filmie. Jego wersja jest dużo mniejsza przez co łatwiej jest ochłodzić taki obszar. Zwróć też uwagę na to, iż tam strona ciepła i zimna ogniwa peltiera jest oddzielona styropianem a u mnie pianką. Pokazał, że poza lodówką uzyskał -11,1 C. Nie wiem czemu tak jest. Podejrzewam, że też bym taki wynik mógł uzyskać z kablem bez ograniczenia. I u mnie tylny radiator jest też zasłonięty sklejką, w której jest tylko mały otwór. Mogłem zrobić chociaż te styropianowe drzwiczki ale zawsze chciałem zrobić lodówkę w ten sposób😉.

[InspektorGadzet]

8 godzin temu, TheRatchet2056 napisał:

Jeśli dostatecznie dobrze zaizolujesz lodówkę to możesz nawet otrzymać ujemne temperatury.

Tak, zero bezwzględne 🙂

Można wierzyć w filmy na YT, widziałem kilka Perpetuum mobile, niektórzy w to wierzą bo przecież widzieli, ich sprawa, jak to mawiają, "Głupich nie sieją, sami się rodzą". Pierwszy z brzegu przykład 

Działa? Działa! Kto wierzy w ten film? Ten uwierzył. Z fizyki pewnie dopuszczająca. Naprawdę, aby w dzisiejszych czasach, wierzyć w takie rzeczy? Nie mieści mi się to w głowie, tak jak i powoływanie się na filmy na YT.

Teoretycznie można uzyskać różnicę temperatur ok 70 stopni ale to tylko teoria, w praktyce 15..max 20. Kto potrafi liczyć albo próbował, a nie tylko oglądał filmy na YT ten wie. Jeśli chce się uzyskać -10, to "strona gorąca" musi być schłodzona od 10 stopni lub mniej.

[InspektorGadzet]

1 godzinę temu, TheRatchet2056 napisał:

Pytanie oczywiście jak długo chcesz czekać.

Jeśli łyżkę wody (25ml) nad świeczką (wkład do znicza) można zagotować w ciągu przykładowo 3 minut, to ile czasu potrzeba aby zagotować wiadro wody o pojemności 10l?

Edytowano Lipiec 17, 2019 przez InspektorGadzet

[Julek]

Też tak podejrzewam ale nie wykluczam bo nie sprawdzałem.  Nie zero bezwzględne ale -1/0 stopni było by bardzo dobrym wynikiem. Do zera bezwzględnego jeszcze jednak troszkę brakuje😂. Moim zdaniem spełnia swoją funkcje. Ona nie ma mrozić napoju tylko lekko go schłodzić.

[szczawiosław]

@Julek co do tego co napisał TheRatchet2056 fajnie sprawdzają się mostki H. Wtedy możesz chłodzić/grzać i PWM możesz regulować moc ogniwa. Ograniczeniem jest tylko częstotliwość, ze względu na bezwładność cieplną i zależnie od źródeł nie ma sensu dawać większej częstotliwości niż 200Hz (w innych źródłach 460Hz). Pytanie tylko czy chcesz nadal projekt rozwijać i go doinwestowywać 🙂 Bo zmiana radiatorów, poprawki konstrukcyjne obudowy (nawet bez wymiany drzwiczek), zmiana sposobu sterowania może poprawić wydajność całej konstrukcji. Tylko pytanie czy to ma sens i chce ci się to robić 🙂

@TheRatchet2056 ja bym się bał używać styropianu. Testowałem ogniwa 6A i po dłuższej pracy temperatura radiatora przy włączonym wentylatorze na stronie ciepłej przekraczała 90°C (a radiator do najgorszych nie należał), a to już blisko temperatury plastyczności. Na filmie widać że gość używa ogniwa TEC1-12706 czyli ogniwa 6A (ciekawe jak długo mu styropian wytrzymał), Julek w pierwszym poście napisał że posiada ogniwo 5A, więc jednak to on używa słabszego. Dodatkowo ma kilkukrotnie większą objętość do schłodzenia, to że radiator będzie miał -10°C nie znaczy że tyle uzyskasz w komorze niezależnie od grubości styropianu, itd.

[InspektorGadzet]

9 godzin temu, Julek napisał:

Moim zdaniem spełnia swoją funkcje. Ona nie ma mrozić napoju tylko lekko go schłodzić.

Ale jakim kosztem? Sprawność całego systemu opartego o ogniwo Peltiera jest kiepska w porównaniu chłodziarki sprężarkowej. Nawet absorpcyjna ma większą sprawność niż oparta o ogniwo Peltiera. Wystarczy porównać skuteczność chłodzenia i pobór energii różnego rodzaju lodówek samochodowych. Ludzie łapią się na reklamę -18stopni nie doczytując, że chodzi o różnicę temperatur i max, a jak z max jest, każdy kto ma współczesną komórkę wie, która wytrzymuje max zadeklarowany czas pracy bez ładowania? Mnie się taka nie trafiła.

Przetestuj swoją lodówkę pod względem wydajności , o ile schładza, jaką objętość, jaki pobór mocy. Później oblicz ile musiałbyś mieć tych ogniw aby osiągnąć to samo co mała lodówka choćby absorpcyjna. Okaże się, że lodówka, którą zbudowałeś, służy głównie jako podgrzewacz atmosfery, w zimę może się przydać. W obliczenia uważaj na pułapkę, że skoro do schłodzenia x objętości wystarczyły y czasu i z mocy, to  dla objętości x*10 potrzeba y*10 czasu bo okaże się, że NIGDY nie da się schłodzić do założonej wartości. Analogia to łyżeczki wody i wiadra, nawet kubka wody świeczką nie zagotujesz, nie można więc liczyć jak @TheRatchet2056, że gdy poczekasz odpowiednio długo, to temperatura spadnie do dowolnej wartości, bo tak nie będzie. Włącz na stałe agregat zamrażarki, temperatura osiągnie np -25stopni i mimo, że agregat będzie pracował 24/h bardziej nie spadnie, chyba, ze poczekasz do zimy, wtedy ustabilizuje się np na -30. Analogia do grzałki, osiągnie jakiś max i koniec. Analogia do kaloryferów, im większa objętość pomieszczenia do ogrzania tym większe one muszą być.

 

Edytowano Lipiec 18, 2019 przez InspektorGadzet

[Julek]

1 godzinę temu, InspektorGadzet napisał:

Ale jakim kosztem? Sprawność całego systemu opartego o ogniwo Peltiera jest kiepska w porównaniu chłodziarki sprężarkowej. Nawet absorpcyjna ma większą sprawność niż oparta o ogniwo Peltiera. Wystarczy porównać skuteczność chłodzenia i pobór energii różnego rodzaju lodówek samochodowych.

Tu nie chodziło o to żeby była wydajna. Jak bym potrzebował lodówki to poszedł bym do sklepu i kupił jakąś za 50zł. Zrobiłem ją bo miałem dobry pomysł i części.Liczylem się z tym, że nie będzie to bardzo wydajne ale bardziej chodziło o to żeby zrobić jakiś działający projekt.