Bună, numele meu este Danil și sunt paranoic. Paranoia mea constă în faptul că sunt convins de sosirea iminentă a Marii Vulpi Arctice. Nu contează sub ce formă va veni această vulpe arctică - dacă rămânem în viață, atunci, cel mai probabil, va trebui să începem să trăim de la zero. Și viața este mult mai distractivă când ai ceva de încărcat bateriile din lanternă și dozimetru. Pentru cei care gandesc la fel (la fel si toti cei curiosi), va rog sa decupati mai jos (atentie, fotografii grele).

Partea de cercetare

Ei bine, vă întrebați, de ce nu panouri solare? Nu există piese în mișcare. Sunt de acord, o să răspund, dar în condiții de iarnă nucleară sau vulcanică sau sub un acoperiș de beton de doi metri al unui adăpost, nu este atât de ușor să prinzi soarele.

Moară de vânt? În ce zonă ar trebui să fie palele sale pentru a se putea învârti chiar și într-un vânt slab? Piese în mișcare, din nou. Moara de vânt este potrivită pentru instalarea permanentă la echiparea unui adăpost pe termen lung.

Luând în considerare aceste argumente, am devenit descurajat. Dar în curând am dat din greșeală pe site-ul nepropadu.ru (fără publicitate, doar un link către materialul sursă). Am stat pe ea încontinuu două zile, iar pe parcursul procesului am dat peste un articol foarte interesant despre o sobă cu așchii de lemne realizată dintr-o carcasă de alimentare a computerului cu element Peltier în lateral (link la sfârșitul postării). Au fost o mulțime de sceptici în comentarii, dar autorul a scris că a încărcat calm telefonul de la un convertor chinezesc DC-DC conectat... Am rămas cucerit.

Partea de design

În timp ce elementul Peltier călătorea, m-am gândit la proiectarea viitorului generator termoelectric, am găsit un radiator potrivit cu un ventilator (un radiator de procesor vechi funcționa perfect) și, de asemenea, am săpat pe Internet un circuit pentru un convertor DC-DC cu un curent de ieșire maxim de 1 amper la o tensiune de 5 volți.

Nu am considerat indicat sa realizez o soba cu aschii de lemne urmand exemplul din articolul respectiv. Metalul din care este fabricat hardware-ul computerului este foarte moale; temperaturi ridicate el va fi „condus”, și se va arde rapid. Prin urmare, s-a decis să se realizeze o „versiune detașabilă” a generatorului, care să poată fi montată pe o sobă staționară sau sprijinită de o oală stând pe foc. Și pentru a evita prăjirea elementului Peltier la foc deschis în astfel de condiții, era nevoie de o garnitură rezistentă la căldură, dar termoconductoare. Pentru a face acest lucru, am reușit să obțin o bucată de placă groasă de aluminiu de 100x120x5 milimetri.

Pentru a apăsa elementul Peltier pe substratul de aluminiu și, la rândul său, a apăsa radiatorul pe acesta, am decis să folosesc un set de construcții metalice pentru copii pe care l-am cumpărat cândva pentru nevoile robotice.

Partea tehnologica

Deci, toate componentele sunt asamblate, puteți începe asamblarea.

Prima problemă care m-a așteptat a fost ventilatorul standard de 12 volți de pe calorifer. Deoarece voi produce doar 5 volți și chiar și la un curent maxim destul de mic, acest lucru ar putea crea o problemă.

În primul rând, mi-am aruncat momeala în toate magazinele de radio și computere din Perm, dar nicăieri nu exista un ventilator de 5 volți 80x80 milimetri. Și dacă erau, erau mai mici ca dimensiuni și cu un curent de peste 200 mA, ceea ce era prea mult.

Apoi am făcut câteva săpături pe eBay și am constatat că ventilatorul de care aveam nevoie a costat de la 300 de ruble. Dar a fost inutil să sper la livrare rapidă, așa că am lăsat această opțiune ca rezervă.

Și numai după toate căutările am ghicit să conectez ventilatorul standard de 12 volți la o sursă de tensiune de 5 volți. S-a dovedit că suflă destul de bine și, în același timp, nu consumă foarte mult curent. Prin urmare, am decis să-l las deocamdată, iar după testare, dacă este necesar, comand un fan pe eBay.

Schema schematică a convertorului este tipică și luată din fișa de date.

Pentru circuit, a fost amenajată o placă de circuit imprimat, pe care s-a asigurat fixarea pe suportul de bază folosind aceleași piese din setul de designer pentru copii. Nu sunt îngrijorat de supraîncălzirea plăcii, deoarece a forțat răcirea de un flux de aer suflat din calorifer.

Placa a fost realizată folosind LUT și asamblată. S-a dovedit că lipirea carcasei TSSOP-8 fără uscător de păr este foarte incomod. Dar suntem oameni experimentați, am lipit microcircuite FTDI cu un pas de pin de 0,4 milimetri.

Pentru început, s-a dovedit că am amestecat polaritatea conectării elementului la convertor. Deși totul părea să fie corect - firul negru este la minus, firul roșu este la pozitiv. Cu toate acestea, generatorul nu a vrut să funcționeze. Apoi am schimbat polaritatea conexiunii elementului.

Generatorul a început să funcționeze - mai întâi ambele LED-uri s-au aprins, semnalând prezența a 5 volți la ieșire și tensiune scăzută la intrare, apoi LED-ul roșu s-a stins - tensiunea a crescut peste un volt și jumătate.

Spre nemulțumirea mea, s-a dovedit că fără ventilator, după câteva minute de funcționare a sistemului, radiatorul s-a fierbinte vizibil. Nu va funcționa așa.

A doua zi m-am plimbat prin piața de metal și mai multe piețe de vechituri de computere, dar când am întrebat despre ventilatoare de 5 volți, au ridicat din umeri peste tot și m-au sfătuit să merg „în locul ăla de acolo” că am fost deja la un cuplu. cu câteva minute în urmă. Drept urmare, am plecat acasă cu mâinile goale.

Acasă, am efectuat un experiment privind alimentarea unui ventilator standard de 12 volți de la ieșirea de 5 volți a convertorului. Rezultatele nu m-au mulțumit - convertorul, cu o reticență evidentă, a stins LED-ul roșu, iar ventilatorul s-a zvâcnit slab timp de câteva secunde, încercând să pornească. Fluxul de aer de la ventilatorul care funcționează la jumătate de putere nu a fost suficient pentru răcirea normală - caloriferul s-a încălzit la fel de repede, deși nu mi-a mai ars degetele. Până la urmă, am decis să comand ventilatorul de pe Ebay.

Rezultat

Când sosește ventilatorul (Ebay promite la mijlocul lunii martie-începutul lunii aprilie), voi verifica răcirea. În plus, va trebui să testați funcționarea generatorului în condiții de „luptă” - la un incendiu.

Îmi cer scuze pentru calitatea fotografiilor - nu sunt foarte fotograf. Link către articolul care m-a inspirat: tyts.

După cum știți, elementele Peltier sunt convertoare termoelectrice. Când se aplică tensiune, o parte a elementului se încălzește, iar cealaltă se răcește. În schimb, atunci când un element este încălzit, acesta produce energie. La contactul cu pielea umană, se generează doar 0,1 V Acest lucru complică sarcina, deoarece LED-ul albastru folosit de autor necesită o tensiune de 3,5 V. Dar și aici autorul a găsit o cale de ieșire. Deci, să începem.

Instrumente și materiale:
-Elemente Peltier;
-Firma de cupru;
-LED albastru;
-Toroid;
-Tranzistor bipolar;
-4,7 Ohm rezistență;
-Tub din plastic;
-Colorant;
-Carton;
- Folie;
-Scotch;
-Foarfece;
-Fier de lipit;
-Riglă;
-Pistol de lipici;

Pasul 1: Întocmirea cazului
În primul rând, autorul taie 10 cm de tub. De-a lungul circumferinței, mai aproape de o margine, face marcaje pentru elementele Peltier. Vor fi trei în total. Decupează ferestrele.

Ce fel de energie umană nu este folosită pentru a o transforma în electricitate. Acum am ajuns la cea termică. Îți voi arăta cum să faci o lanternă LED electrică eternă care folosește căldura corpului nostru.
Una dintre companiile occidentale produce brelocuri similare cu lanternă, care folosesc căldura degetului. Există doar LED-uri care strălucesc acolo. Am decis să măresc dimensiunea felinarului, făcând un felinar etern cu drepturi depline.

De ce ai nevoie pentru a face acest felinar etern?

• Elemente Peltier – 4 bucăți, cumpărați aici –
• O bucată de aluminiu.
• Boost Converter -
• Panou LED de la un felinar vechi.

Am vorbit despre funcționarea elementului în articolul anterior - nu ne vom opri asupra acestui lucru.

Diagrama lanternului

Verificare prealabilă

Realizarea unui felinar folosind elemente Peltier

Interesant este că Ann are doar 15 ani, dar cu toate acestea a reușit să creeze un dispozitiv extrem de util, căruia i-a fost acordat un premiu special la târgul de știință Google. Inventatorul canadian a încercat să folosească ceva pe care orice persoană îl are din abundență în mănuși - căldura corporală. Ea a dezvoltat o lanternă care este încărcată de o pereche termoelectrică - un dispozitiv care generează curent dintr-o diferență de temperatură. Elementul principal al lanternei este un element Pelte obișnuit, accesibil, care este folosit pentru a răci cipurile într-un computer. O caracteristică a elementului Peltier este generarea de electricitate atunci când o parte este încălzită și cealaltă este răcită.

Ann Makosinski, în vârstă de 15 ani, poate economisi acum baterii - a făcut o lanternă alimentată de căldura palmelor ei

„Folosind patru elemente Peltier și diferența de temperatură dintre palmă și aerul din jur, am alimentat o lanternă care în cele din urmă produce lumină strălucitoare fără baterii sau piese în mișcare”, spune Anne Makosinski. „Laterna este ușor de utilizat și necesită doar o diferență de temperatură de 5 grade pentru ca dispozitivul să producă o putere de până la 5,4 mW și să poată ilumina un spațiu pe o rază de 1,5 m cu luminozitatea unei lumânări.”

Destul de ciudat, ideea de a calcula puterea pe care o poate produce o mână umană i-a venit în minte unui adolescent de 15 ani, și nu unui inginer. companie mare, producând surse de lumină. Ann Makosinski a calculat că, cu o suprafață utilă a palmei de 10 cm2, folosind un element Peltier (eficiență de 10%), se pot obține până la 57 mW de putere. Ca sursă de lumină pentru lanternă au fost alese LED-uri convenționale de 12 V și 5 mm, care însă consuma prea multă tensiune (2500 mV) - lanterna care folosea elemente Peltier nu strălucea.

După o lungă căutare, Ann a decis să complice designul lanternei și a adăugat un convertor de putere - un circuit integrat LTC31088 cu o eficiență de 50% la 100 mV. Drept urmare, lanterna este formată din doar 4 componente: un transformator de creștere, un microcircuit, un condensator de 47μF și un LED.

Inventatorul a realizat 2 lanterne, F1 si F2, cu elemente Peltier de diferite dimensiuni: 16 metri patrati. cm și 5,4 mp. cm respectiv. Ambele lanterne au un diametru de 25 mm și o lungime de 125 mm și sunt un design simplu, dar eficient. Pentru a crea diferența de temperatură între elementele Peltier, Anne a folosit țevi din aluminiu și PVC cu fante pentru cele patru elemente Peltier. PVC-ul creează izolație termică, împiedicând mâna să încălzească țeava de aluminiu, care la rândul ei este răcită de aerul care circulă în ea. Întreaga construcție a costat doar 26 de dolari, ceea ce nu este atât pentru o lanternă „eternă” care nu are nevoie de baterii. Cu o diferență de temperatură de 5 grade, F1 produce lumină cu o luminozitate de 32 de lumeni pe metru pătrat. m și F2 – 43 lumeni pe mp. m. Desigur, cu cât diferența de temperatură este mai mare, cu atât lumina este mai puternică.

Anne Makosinski se uită mai departe. Ea a calculat că o persoană obișnuită disipează „inutil” aproximativ 97 W pe oră sau 5,7 mW pe metru pătrat sub formă de căldură. cm corp. Acest număr mare energie utilă care poate fi folosită pentru iluminat, alimentarea senzorilor, încărcarea dispozitivelor mobile etc.

Aici interesantă invenție de la un adolescent din Victoria, British Columbia, Canada.
Anne Makosinski, care are doar 15 ani, a arătat lumii invenția ei - o lanternă care funcționează folosind căldură. corpul uman. La școala ei a existat un concurs pe proiecte științifice, iar pentru asta fata a creat o astfel de inovație.

Cum funcționează lanterna

Ann a spus că au fost folosite elemente Peltier și a fost folosit și fenomenul diferenței de temperatură dintre aer și palma umană. Rezultatul este o lanternă care funcționează fără baterii. Pentru ca lumina să apară, este necesară doar o diferență de 5 grade între aer și temperatura corpului.

Cum a fost creat lanterna miracolului

Mai întâi, desigur, a fost asamblat un prototip. Pentru a-l crea, Anne a făcut calculele necesare pentru a afla dacă căldura corpului (sau, mai precis, palma) ar putea deveni o sursă constantă de electricitate pentru lanternă. Practica a confirmat calculele fetei. S-a dovedit că mâna omului poate produce suficientă căldură pentru a o transforma în electricitate. Și apoi lanterna va funcționa fără baterii sau alte surse, dar numai din căldura corpului uman.

Elemente din care este asamblată lanterna

Secvența de asamblare a lanternei inovatoare a fost următoarea: Ann a luat un tub gol din aluminiu și au fost montate elemente Peltier în el. Apoi fata a plasat tubul cu elementele într-un alt tub, acum de clorură de polivinil, cu o gaură mică. Acest lucru a permis aerului să circule și să răcească dispozitivul. Și totul a funcționat: lanterna a început să strălucească puternic când diferența de temperatură era de doar cinci grade Celsius.

Componenta economică a invenției

Au fost create în total 2 prototipuri și ambele au funcționat cu succes. Este curios că acest produs este foarte ieftin, costul componentelor acestor 2 mostre a fost de doar 26 de dolari. Și ca urmare a muncii sale creative, Anne Makosinski a luat parte și a devenit una dintre cele 15 finaliste la prestigioasa competiție de invenții științifice GoogleScienceFair în rândul adolescenților cu vârsta cuprinsă între 15-16 ani.