Electricitate pentru cabană? De ce nu? Probabil, un astfel de gând creativ vine în minte multor locuitori de vară în acele zile în care lumina se stinge fără avertisment în cel mai inoportun moment.
Electricitate de la o lumânare
Ce sunt generatoarele electrice? Diesel, benzină, gaz sau lemn. Și vânt, însorit...
Dacă vă aprofundați în istoria acestei probleme, puteți afla o mulțime de lucruri interesante. Se pare că, chiar înainte de războiul din anii 1940, am produs generatoare portabile termice electrice bazate pe efectul Peltier-Seebeck. Generatorul a fost pus pe sticla unei lămpi cu kerosen și a dat un curent suficient pentru a alimenta un emițător sau un receptor cu tub. Partizanii au folosit aceste generatoare.
Deja în timpul războiului a fost produs așa-numitul „ibric partizan”. A nins sau s-a turnat apă rece în el. În timp ce ceaunul fierbea pe vatră, producea curent care era folosit pentru a încărca bateriile și stațiile de radio. Există o legendă: contrainformațiile germane nu puteau înțelege cum partizanii din pădure produceau electricitate pentru o funcționare atât de lungă a posturilor lor de radio.
Dacă în același circuit circulă un curent continuu, unul dintre contacte se răcește, iar celălalt se încălzește (acest efect invers a fost descoperit în 1834 de ceasornicarul francez J. Peltier). Efectul este multiplicat dacă P1 și P2 sunt semiconductori de diferite tipuri (n- și p-conductori).
Pe scurt despre ce minunați n- și p-conductori sunt aceștia.
După cum știți, electronii deținuți de gravitația nucleului sunt localizați în jurul nucleului unui atom pe mai multe învelișuri. Sarcina lor negativă totală este echilibrată de sarcina pozitivă a nucleului.
Într-un metal, electronii învelișului exterior al unui atom sunt ușor de desprins și se mișcă aleatoriu în spațiul interatomic. Acești electroni liberi asigură conductivitatea electrică a metalului.
Nu există electroni liberi în izolator (dielectric).
O poziție intermediară este ocupată de un semiconductor - o substanță cristalină solidă (siliciu, germaniu etc.). Are puțini electroni liberi și, prin urmare, este un conductor slab. Dar conductivitatea sa se schimbă sub influența căldurii, luminii, impurităților și, în plus, este asociată cu mișcarea nu numai a electronilor, ci și a sarcinilor pozitive - „găuri”.
Sub influența căldurii sau a luminii, apar electroni liberi, desprinși de învelișurile exterioare ale atomilor semiconductori și apare conductivitatea. Aceasta este conductivitatea electronică (n-conductivitate: „negativ” - negativ).
Locul de unde a fost desprins electronul se numește „gaură”. Acum atomul are o sarcină pozitivă. Dar gaura este imediat ocupată de un electron de la un atom vecin. În același timp, atomul anterior devine neutru, iar cel vecin devine încărcat pozitiv cu o gaură. Mai departe de-a lungul lanțului: atomii sunt staționari, dar „prin releu” transmit sarcina pozitivă împreună cu gaura. Aceasta este și conductivitate. Se numește conductivitate în găuri (p-conductivity: „pozitiv” - pozitiv).
Într-un semiconductor pur, valorile conductivității electronilor și ale orificiilor sunt egale. Introducerea dozată de impurități (arsen, indiu) în cristalul semiconductor perturbă puternic acest echilibru. Semiconductori cu conductivitate predominantă de electroni sau orificiise numesc n-conductori, respectiv p-conductori.
Desigur, entuziaștii care au aflat despre generatoarele partizane nu au putut trece pe lângă ideea de a crea dispozitive similare pentru nevoile lor gospodărești și turistice. Pe Internet, puteți găsi descrieri fascinante ale experimentelor cu elementul Peltier-Seebeck, care au avut loc cu succes variabil.
Aici vă vom prezenta rezultatul final al acestor studii până în prezent - cu un design concret al unui generator termoelectric autofabricat bazat pe un modul Peltier care produce 5 volți dintr-o lumânare.
Mai întâi, să enumerăm materialele și instrumentele necesare pentru a face un generator termoelectric.
Partea principală este modulul Peltier TEC1-12712 (62x62) cu dimensiuni de 62x62x3,8 mm. Poate fi achiziționat de la companiile EK ZIP și GRU pentru aproximativ 1.300 de ruble.În schimb, puteți lua două module Peltier TEC1-12705 (40 x 40 cm) cu dimensiuni de 40x40x3,6 mm (DEK vinde modulul pentru 285 de ruble).
A doua parte electrică importantă este convertizorul de creștere a tensiunii DC de la 1,5 volți la 5 volți. Convertorul EK-1674 al ansamblului microscopic, a cărui dimensiune este puțin mai mare decât o unghie, este potrivit (costă 320 de ruble în magazinul online Ekits.ru). Convertorul poate fi asamblat singur conform diagramei.
Veți avea nevoie și de:
? o foaie de duraluminiu pentru fabricarea unui substrat pentru modul (o foaie de 40x30x0,3 cm poate fi achiziționată de la o persoană fizică pentru 300-400 r.); ? o lumanare Ikea in pahar (cost aproximativ 100 r.) pentru incalzirea marginii inferioare a modulului Peltier; ? găleată pentru apă rece cu gheață pentru răcirea marginii superioare a modulului; ? fier de lipit (de exemplu, aici este un astfel de fier de lipit de 12 volți) și lipit; ? adeziv termic (clei termic Radial 2 ml costă 150 de ruble); ? ferăstrău și ferăstrău pentru metal; — tester pentrumăsurarea tensiunii.
Acum puteți începe asamblarea dispozitivului.
După ce ați introdus un ferăstrău dintr-un ferăstrău metalic în ferăstrău, trebuie să tăiați un dreptunghi cu dimensiunile modulului Peltier sau două module mai mici din tabla duraluminiu.
Un modul mare sau două module mai mici în serie (unul lângă celălalt) sunt consolidate cu adeziv termofuzibil pe substratul duraluminiu primit. Termocleiul este similar ca consistență cu PVA, dar lipește ferm fața ceramică a modulului de placa de duraluminiu. Conform descrierii, adezivul poate rezista la temperaturi de până la 300°, dar durează mult timp să se usuce, trebuie să așteptați 12 ore.
Când lipiciul se usucă, oala trebuie lipită deasupra cu același lipici fierbinte. În același timp, este important ca fundul oalului să fie perfect plat - pentru o mai bună disipare a căldurii. O căptușeală din duraluminiu cu o căptușeală poate fi deja pusă pe un pahar cu o lumânare Ikea. Și acum este timpul să asamblați circuitul electric.
Dacă acum turnați apă rece cu gheață în găleată, aprindeți o lumânare sub ea și conectați testerul la fire, apoi după 3-4 minute va apărea tensiunea: mai întâi 0,9 volți, apoi până la 1,5 volți. Este clar că nu este nimic de făcut cu această tensiune: chiar și pentru a încărca un telefon mobil este nevoie de 5 volți. De aceea a fost pregătit un convertor care crește tensiunea de la 1,5 la 5 volți. Cu răbdare și rezistență, acest convertor microscopic trebuie lipit în circuit.
După aceea, generatorul termoelectric devine destul de potrivit pentru încărcarea unui telefon mobil. Dacă apar partizani în aceste zile, nu vor avea nicio problemă să-și încarce telefonul mobil de la o lumânare, oriunde s-ar afla.
Dar s-a dovedit că acest generator termoelectric poate fi adaptat pentru iluminat. Pentru a face acest lucru, trebuie să conectați un LED de un singur watt, lipind LED-ul însuși pe peretele găleții cu bandă dublu-față (o puteți vedea în imaginea cu găleată).
Mini proiector(să spunem modest - o lanternă) nu se aprinde imediat, ci după trei sau patru minute după aprinderea lumânării. Măsurând iluminarea cu un expometru (mai multe măsurători repetate pe timp de noapte) a indicat aproximativ 30 de lux la o distanță de 30 cm. Și cu această iluminare, puteți citi!
Un astfel de flux luminos este dat de o lampă cu incandescență de 10 wați. Se dovedește că căldura lumânării este transformată în radiație luminoasă cu o intensitate de 10 ori mai mare decât intensitatea radiației de la lumânare în sine (cu toate acestea, lumânarea contribuie și ea cu o parte la iluminarea creată de generator). Și asta în ciuda faptului că elementul Peltier are o eficiență de doar 2-3%.
Astfel, se poate trage o concluzie optimistă: experimentele persistente ale meșterilor au dus la rezultate pozitive. Și anume: cu ajutorul unui modul Peltier, a unui convertor de tensiune și a unei lumânări în condiții derivate, puteți reîncărca un telefon mobil și, dacă este necesar, asamblați o lanternă pe un LED. Această lanternă va străluci mult mai puternic decât o lumânare. Și o altă concluzie: acum puteți furniza energie electrică pentru cabană cu propriile mâini.
Vă sfătuim să citiți aceste articole interesante:
? Un dispozitiv electric fără fir alimentat de energia undelor radio ale unui telefon mobil.
? Cea mai simplă sursă de energie capabilă să încarce un telefon mobil în drumeție.
? Cum să faci singur o lampă cu lavă
? Receptorul detector funcționează fără sursă de alimentare
Și acum videoclipul nostru tradițional: