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 (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 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 /16
V e os capacitores e serão
de 100 ,
conforme orientação do fabricante do integrado.
CONTROLADOR DE TEMPERATURADeterminação 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.
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.