sábado, 10 de maio de 2014

Neste vídeo, mostraremos o primeiro teste do controlador de temperatura e qual temperatura conseguimos atingir com 1 dissipador e 1 cooler.
 
video

terça-feira, 6 de maio de 2014

sábado, 12 de abril de 2014


DISSIPADOR
         Para que este projeto tenha o efeito desejado devemos instalar corretamente um dissipador de calor com cooler no lado quente da pastilha, o desempenho será bom, quanto menor for a temperatura do lado quente, mais gelado ficará o outro lado. Para o lado quente da pastilha, o projeto usará uma placa de metal (dissipador) encostada no PELTIER para dissipar bem o calor, deve-se utilizar pasta térmica entre ambos e vedar bem para evitar que o lado frio seja aquecido de alguma forma.
          Em boa parte das aplicações com o PELTIER, o alumínio tem respondido bem às variações de temperatura e esta é uma das razões porque iremos empregá-lo aqui.
           Dissipador de calor é um objeto de metal geralmente feito de cobre ou alumínio, que, pelo fenômeno da condução térmica, busca maximizar, via presença de uma maior área por onde um fluxo térmico possa ocorrer, a taxa de dissipação térmica - ou seja, de calor - entre qualquer superfície com a qual esteja em contato térmico e o ambiente externo.
Dissipadores térmicos têm por objetivo garantir a integridade de equipamentos que podem se danificar caso a expressiva quantidade de energia térmica gerada durante seus funcionamentos não seja deles removida e dissipada em tempo hábil. Um dissipador térmico é essencialmente usado nos casos em que a fonte de energia térmica implique por si só uma elevada radiância térmica, a exemplo em circuitos eletrônicos com elevado grau de integração. Em essência, o dissipador busca estabelecer uma maior condutividade térmica entre os sistemas integrados e o ambiente externo de forma que a taxa de dissipação de energia térmica requisitada ao componente não implique, entre o ambiente externo e o interno, uma diferença de temperaturas que possa comprometer a estrutura interna do componente.
          No caso do nosso projeto ele será essencial para dissipação do calor que a parte quente irá liberar quando a parte fria da pastilha PELTIER estiver agindo dentro da caixa térmica e para que não haja um superaquecimento na parte externa da pastilha e corremos o risco de não alcançarmos a temperatura ideal para refrigerar o interior da caixa térmica, já que a pastilha atinge uma diferença de temperatura de 60°C e temos que chegar a próximo de 5°C na parte fria, o dissipador auxiliará a pastilha PELTIER a chegar na temperatura desejada.  

O dissipador de calor a ser utilizado para o projeto é de alumínio 95 mm comprimento por 76 mm largura por 50mm.


          COOLER

Cooler (refrigerador, em inglês) foi desenvolvido para amenizar a temperatura existente nos processadores, onde há um grande movimento de elétrons ocasionando a elevação de temperatura.
Esse aparelho, em suas versões mais comuns, é uma espécie de ventilador que fica dentro das máquinas resfriando as peças. Em alguns casos como, por exemplo, nos painéis elétricos ele é instalado nas portas ou laterais das caixas de painéis para jogar para fora o calor existente no interior da caixa e muitas vezes dependendo do caso são instalados dois coolers.
No nosso projeto ele será instalado do lado de fora da caixa para dissipar o calor do lado quente da pastilha; para alcançarmos a temperatura de 5ºC no interior da caixa refrigeradora.

O tipo de cooler utilizado será o Air-cooler (refrigerador a ar).

Esse é o mais simples e conhecido dos coolers que trabalha a base de ar.

Ele irá trabalhar junto com o dissipador de calor de alumínio, para auxiliar  na retirada de calor da parte quente da pastilha PELTIER.

Dimensões: 80 X 80 X 25 mm

Velocidade: 2600 RPM

Fluxo de ar: 32 c.f.m

Ruído: 34 dba

Tempo de vida útil: 30.000 horas

Adaptador de fonte: 4 vias macho e fêmea

Tensão: 12 V

Corrente: 0,18ª


    FONTE CHAVEADA

·                                  FONTE DE ALIMENTAÇÃO


Com base nos dados do fabricante da célula modelo TEC1-12706-U, a corrente máxima é de: 6,4 A com uma tensão máxima de 14,9V CC.
        O cooler terá uma alimentação de 12 V AC e o circuito de controle terá alimentação de 5 V CC. Estimasse que o circuito de controle consuma aproximadamente 500 mA, sendo que será reservado 1 A para este circuito. A fonte de 5 V cc terá que ser simétrica devido a utilização dos amplificadores operacionais. Logo, o circuito terá duas fontes distintas e com transformadores separados, uma de 12 V CC para o acionamento de potência e outra de + 5 V CC e – 5 V CC para o circuito de controle. As duas fontes utilizarão circuitos integrados do tipo regulador de tensão para controlar a tensão de saída. Sendo que a fonte de 15Vcc utilizará também transistores de potência para aumentar a corrente de saída.
·        Circuito da fonte de alimentação simétrica 5 V:
        Esta fonte utilizará os circuitos integrados LM7805 e LM7905 para regular, respectivamente, a tensão positiva e negativa. A retificação será feita por diodos na configuração ponte e do tipo 1N4007. Os capacitores responsáveis pela filtragem serão de 1000 http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-177.jpg/16 V e os capacitores http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-178.jpg e http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-179.jpg serão de 100 http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAe5vMAL-180.jpg, conforme orientação do fabricante do integrado.
        CONTROLADOR DE TEMPERATURA
        Determinação do sensor de temperatura.
       O principal critério para escolha do sensor de temperatura é que ele tenha uma resposta linear entre a temperatura e a grandeza elétrica (Tensão ou Resistência). Outro critério é que ele tenha o range de temperatura adequado ao projeto que é de 0°C até 68°C.

          Características do Sensor de Temperatura

Marca: Coel

Modelo: TLZ 10

Tensão: 12, 24, 100, 240 Vca
              12, 24 Vcc

Frequência: 48 a 63 Hz

Consumo: Aproximadamente 3 VA

Entradas: 1 entrada para sonda de ambiente PTC (KTY 81-121 990 ohlms a 25C°) ou NTC (103AT-2 10 Kilo ohlm a 25C°)

Saída: 1 saída a relé: OUT SPST-NA inrush (16A 250 Vca) ou SPDT (16A 250 Vca)

Dimensões: 33mm X 75 mm frontal X 64 mm profundidade

Peso: 115 gramas







 

4.         Pasta Térmica

Outro elemento muito importante para o bom empenho da pastilha Peltier em nosso projeto é a pasta térmica, que também tem papel muito importante no resfriamento da pastilha. Sua composição permite a transmissão de calor e ajuda o dissipador a fazer contato com a pastilha.

A pasta térmica nada mais é do que um produto que permite uma melhor transmissão do calor entre a pastilha Peltier, a chapa metálica do dissipador e o cooler. É uma pasta branca e firme com consistência de pomada, facilmente encontrada em lojas de componentes eletrônicos. Deve ser passada uma fina camada entre a pastilha e o dissipador apenas o suficiente para "unir" as duas peças retirando todo ar que possa haver entre elas.

A pasta térmica também ajuda a reduzir o calor, porém não se deve exagerar, caso contrário  a eficiência da pasta térmica será menor, pois apesar dela acabar com a camada de ar entre a pastilha e o dissipador de calor, ela não é um transmissor de calor tão eficiente quanto os metais.

Pasta térmica

Figura 10

5.      MONTAGEM DO CONJUNTO

 

Este item será desenvolvido no próximo semestre quando efetivamente realizaremos a montagem do nosso protótipo de caixa refrigeradora, utilizando todos os itens descriminado acima.

quarta-feira, 9 de abril de 2014

VANTAGENS  E  DESVANTAGENS  DA  REFRIGERAÇÃO  ELETRÔNICA
  Verificando o efeito PELTIER em produtos no mercado e em equipamentos para laboratórios, pode-se verificar uma grande vantagem sobre os outros equipamentos em relação a economia de energia.
  O bebedouro eletrônico em relação ao bebedouro a compressor; ele economiza 40% de energia.
   Em uma adega termoelétrica para 6 garrafas consome por volta de 75w, enquanto uma adega a compressor consome 0,085 kW/h.
  Para adegas de até 12 garrafas, muito provavelmente, utilizam placas PELTIER. Isso indica que até esta capacidade de refrigeração ainda tem-se condições de manter a temperatura exigida mas seu limite de atuação com eficiência é de até 3m³. Assim temos que considerar uma desvantagem.
  Contudo, lembre-se que a utilização da pastilha PELTIER tem três grandes vantagens que fazem deste dispositivo assunto para maiores investigações e estudos pois são muito econômicos; silenciosos e não provocam vibrações.
 
DIMENSIONAMENTOS
  O cálculo de carga térmica se faz necessário devido a necessidade de se saber qual é a potência térmica necessária para satisfazer os parâmetros do projeto. Através do valor da potência térmica obtida nos cálculos poderá ser definida a célula PELTIER mais adequada disponível no mercado.
  Além do exposto, para cada material termoelétrico, o coeficiente de efeito frigorífico depende, da configuração geométrica adotada (secção e comprimento dos termopares), das temperaturas das fontes quente e fria e da intensidade de corrente.
   Assim para temperaturas de 45°C e 5°C um determinado termopar apresenta variação . O projeto realizado é bem simples, para esse tipo de projeto pode-se basear os cálculos térmicos em unidade de energia conhecida como,  BTU (British Thermal Unit) – (Unidade térmica Britânica).

  BTU é uma unidade de medida não-métrica (não pertencente ao SI) utilizada principalmente nos Estados Unidos, mas também utilizada no Reino Unido. É uma unidade de energia que é equivalente a 252,2 calorias e a 1055 joules.
  Entre 778 e 782 ft.lbf (pés-libra-força).
  A quantidade de 1 BTU é definida como a quantidade de energia necessária para se elevar a temperatura de uma massa de uma libra de água em um grau fahrenheit. Para se derreter a mesma massa de gelo, é necessário 143 Btu. 1Watt é aproximadamente 3,41BTU/h.

Exemplo:
 
 Temos 60 Watts dissipados pela célula de PELTIER, se usada nessa configuração.
60 Watts x 3,41BTU/h = 204,6 BTU/h.
  Em média 600BTU são suficiente para gelar uma área de 1m².
  Como a caixa térmica tem apenas 7 litros.

  Vale lembrar que estes valores de calculo é somente um exemplo e não é os valores que dimensionamos para o nosso projeto.
 Nas próximas publicações colocaremos os valores reais do protótipo.