teknologi peltier: Juli 2013

THE HEATSINK GUIDE: Peltier Gratis, Part 1

Sejarah dan pengenalan

Pada tahun 1821, JT Seebeck (1770-1831) menemukan bahwa logam berbeda yang terhubung pada dua lokasi yang berbeda (sambungan) akan mengembangkan mikro-tegangan jika dua persimpangan diadakan pada temperatur yang berbeda. Efek ini dikenal sebagai "efek Seebeck", itu adalah dasar untuk termometer termokopel.

Pada tahun 1834, seorang ilmuwan bernama Peltier menemukan kebalikan dari efek Seebeck, sekarang dikenal sebagai "efek Peltier": Ia menemukan bahwa jika Anda mengambil termokopel dan menerapkan tegangan, ini menyebabkan perbedaan suhu antara persimpangan. Hal ini menghasilkan pompa panas kecil, kemudian disebut sebagai juga dikenal sebagai pendingin termo-listrik (TEC).

TECs praktis menggunakan beberapa termokopel dalam seri, yang memungkinkan sejumlah besar perpindahan panas. Sebuah kombinasi dari semikonduktor Bismuth Telluride dan ini paling sering digunakan untuk termokopel, semikonduktor yang sangatdoped, yang berarti bahwa kotoran tambahan ditambahkan untuk baik membuat kelebihan (N-jenis semikonduktor), atau kurangnya (semikonduktor jenis-P) elektron bebas. Termokopel di TECs terbuat dari N-jenis dan potongan semikonduktor P-type terikat bersama.

Karena elemen peltier adalah pompa panas aktif, mereka dapat digunakan untuk komponen keren di bawah suhu lingkungan - yang tidak mungkin menggunakan pendingin konvensional, atau bahkan pipa panas.

Apa yang dimaksud dengan pendingin peltier?

Sebuah pendingin peltier adalah pendingin yang menggunakan elemen peltier (TEC). Peltier pendingin terdiri dari elemen peltier sendiri, dan heatsink / kipas kombinasi yang kuat untuk mendinginkan TEC.

Dasar Peltier

Khas perbedaan suhu maksimum antara sisi panas dan sisi dingin dari TEC, disebut sebagai delta Tmax, adalah sekitar 70 ° C.

Apakah ini berarti bahwa hanya menambahkan elemen peltier antara heatsink dan sumber panas akan menyebabkan suhu perangkat didinginkan turun sebesar 70 ° C? Tidak, itu akan terlalu bagus untuk menjadi kenyataan. Dua faktor penting yang harus dipertimbangkan:

Nilai maksimum tertentu delta T hanya terjadi ketika elemen peltier tidak mengangkut setiap panas - situasi yang tidak terjadi dalam solusi pendinginan kehidupan nyata. Sebenarnya delta T adalah fungsi linear dari daya ditransfer melalui elemen termal, dengan kemiringan negatif. Contoh dari fungsi seperti, untuk satu TEC tertentu, diilustrasikan dalam grafik berikut, yang merupakan versi stripped-down dari grafik ditemukan dalam bagian 2 dari Panduan Peltier.
Melihat grafik, Anda dapat melihat bahwa, misalnya, jika elemen peltier akan memiliki delta T 55 ° C jika harus bergerak 10W kekuasaan (dalam bentuk panas). Anda juga akan melihat bahwa pada satu titik - pada 40 Watts dalam kasus contoh ini - delta T menjadi nol. Hal ini terjadi ketika TEC telah mencapai kemampuan transfer thermal maksimum (Q _max). Jadi, misalnya elemen peltier kita tidak bisa mengangkut lebih dari 40W. Aku mengakui bahwa grafik ini adalah sedikit disederhanakan, dalam mengikuti bagian dari Panduan Peltier kita akan mendapatkan lebih rinci.
Bayangkan bahwa Anda pendinginan CPU dengan penggunaan daya 35W, menggunakan heatsink konvensional. Akankah penurunan suhu jika Anda menambahkan contoh kita peltier elemen antara CPU dan heatsink? No. Untuk alasan sederhana: Selain mengangkut panas, elemen peltier juga memancarkan sejumlah besar panas (dan dengan demikian menggunakan sejumlah besar listrik). Jadi, heatsink harus mengusir panas secara substansial lebih dari sebelumnya, dan akan mendapatkan jauh lebih panas. Kami akan masuk ke detail lebih lanjut tentang masalah ini dalam Bagian 3 dari Panduan Peltier, di mana kita menganalisis di mana keadaan elemen peltier berguna, dan dalam kondisi Anda lebih baik hanya dengan heatsink konvensional.Elemen Peltier memiliki efisiensi yang sangat rendah. Mereka akan mengkonsumsi daya lebih dari yang mereka mengangkut! Elemen peltier sebenarnya dapat mengkonsumsi dua kali lebih banyak energi (dalam bentuk listrik) karena mereka transportasi (dalam bentuk panas). Jadi, jika Anda menggunakan elemen Peltier, heatsink digunakan dengan harus jauh lebih kuat daripada heatsink yang digunakan untuk mendinginkan sumber panas tanpa elemen peltier.
Jangan bingung jumlah maksimum daya elemen peltier bisa mengangkut dengan jumlah maksimum penggunaan kekuatanelemen peltier. Beberapa pengecer menjual "elemen peltier 80W", tanpa menyatakan apa yang sebenarnya berarti nilai ini.Ini menyesatkan - apa yang Anda inginkan adalah kemampuan transportasi yang tinggi, tetapi konsumsi daya yang rendah.
Untuk membantu Anda memutuskan apa jenis elemen peltier Anda butuhkan untuk CPU overclock, Anda dapat menemukanpetunjuk untuk memperkirakan penggunaan daya CPU overclock di sini pada Pedoman Heatsink .

Sebuah cepat melihat elemen peltier khas

Khas 40x40mm elemen Peltier
Ini adalah "empuk" TEC

Elemen Peltier datang dalam berbagai bentuk dan bentuk. Biasanya, mereka terdiri dari jumlah yang lebih besar (misalnya 127) dari termokopel disusun dalam bentuk persegi panjang, dan dikemas antara dua piring keramik tipis. Modul multi-tahap, untuk mencapai nilai delta T tinggi, juga tersedia, tetapi kurang umum.

Komersial TEC Unit bunga untuk Geeks PC adalah perangkat satu tahap, sekitar 4 - 6 mm tebal dan tempat dari 15 sampai 40 mm pada sisi.

TEC akan memiliki dua kawat keluar dari itu, jika tegangan diterapkan untuk kabel tersebut, maka perbedaan suhu di dua belah pihak tercapai, jika polaritas terbalik pada kabel - maka perbedaan suhu juga terbalik. The TEC ditempatkan di antara CPU / GPU dan heatsink dengan bahan antarmuka termal yang sesuai (pelumas termal). Jadi satu hal yang kita mungkin diperhatikan adalah bahwa jika tegangan diterapkan ke arah yang salah maka TEC akan mendinginkan heatsink dan panas CPU anda!

Elemen Peltier datang dalam versi empuk dan non-empuk. Pada peltiers non-empuk, termokopel terlihat dari samping. Pada elemen peltier empuk, Anda hanya dapat melihat bahan bantalan (sering silikon) dari samping.

Masalah yang terkait dengan Peltier pendinginan

Sebagaimana disebutkan di atas, penggunaan daya tinggi dan disipasi daya tinggi adalah masalah terbesar terkait dengan Peltier pendinginan. Pada zaman generasi pertama Pentium CPU, readymade peltier / heatsink kombinasi yang tersedia secara luas, yang dapat diinstal dan digunakan seperti heatsink biasa.

Untuk CPU saat ini memiliki disipasi daya lebih dari 100W, membangun sebuah pendingin CPU Peltier hanya menggunakan elemen peltier dan heatsink cukup tantangan, dan siap pakai peltier pendingin langka dan mahal. Dengan pendingin tersebut, lebih dari 200W panas dapat hilang dalam kasus ini. Untuk CPU modern, lebih baik untuk menggabungkan elemen peltier dengan watercooling. Dalam kasus apapun, sistem pendingin yang dihasilkan akan mahal untuk menjalankan, karena penggunaan daya yang tinggi, dan tidak sangat ramah lingkungan. Disipasi daya yang besar akan memerlukan kuat (dan dengan demikian keras) penggemar.

Juga, perlu diingat bahwa jika pendinginan elemen peltier gagal (misalnya kegagalan kipas atau kegagalan pompa dalam kasus watercooling), hasilnya akan lebih disasterous bahwa jika sistem pendingin konvensional gagal. Bahkan jika CPU Anda memiliki perlindungan termal yang akan menyebabkan ia menutup jika suhu terlalu tinggi, elemen peltier masih dapat membunuh dengan Berlanjutnya untuk memanaskan lama setelah itu telah mematikan dirinya.

Masalah lain terkait dengan Peltier pendinginan kondensasi. Karena itu adalah mungkin untuk komponen keren di bawah suhu ambien menggunakan elemen Peltier, kondensasi dapat terjadi, yang merupakan sesuatu yang Anda pasti akan ingin menghindari - air dan elektronik tidak aduk. Suhu yang tepat di mana kondensasi terjadi tergantung pada suhu lingkungan dan kelembaban udara, kita akan melihat ini secara lebih rinci dalam bagian 3 dari Panduan Peltier.

Keuntungan dari elemen peltier

Setelah fokus pada masalah yang berkaitan dengan Peltier pendinginan, jangan lupa tentang keuntungan terbesar mereka: Mereka memungkinkan pendinginan di bawah suhu ambien, tapi tidak seperti sistem pendingin lainnya yang memungkinkan hal ini (fase uap pendingin), mereka lebih murah dan lebih kompak. Elemen Peltier adalah perangkat solid-state tanpa bagian yang bergerak, mereka sangat handal dan tidak memerlukan pemeliharaan apapun.

Pergi ke bagian 2 dari Peltier Gratis

Catatan: Bagian dari artikel ini didasarkan pada tulisan-tulisan oleh "Bo", pengunjung The Panduan Heatsink, yang ingin tetap anonim.

THE HEATSINK GUIDE: Peltier Gratis, bagian 2

Masuk ke rincian

Bagian kedua dari Panduan Peltier khusus menangani ukuran peltiers dan heatsink, agar sesuai dengan aplikasi tertentu. Mudah-mudahan itu juga akan menunjukkan beberapa masalah secara lebih rinci, dan membantu Anda menilai tentang manfaat dan pengorbanan ketika menggunakan peltiers.

Kenyataan bahwa Anda masih membaca, dan tidak takut oleh bagian pertama, menunjukkan bahwa Anda memiliki minat dalam Peltier pendinginan. Jika Anda lebih tertarik pada informasi umum tentang elemen Peltier, atau informasi mendalam tentang teori di belakang mereka, Anda pasti harus memiliki melihat MELCOR luar biasa termoelektrik Engineering Handbook .

Artikel ini di sini terutama berfokus pada bagaimana menerapkan pendinginan peltier prosesor PC atau chip grafis, itu bukan sebagai umum informasi yang dapat Anda temukan di situs-situs produsen Peltier.

Pertama, kata peringatan: Baca disclaimer sebelum melanjutkan. Jika Anda merusak sesuatu saat mengikuti petunjuk di sini, aku tidak dapat bertanggung jawab. Jangan memasok listrik ke elemen peltier tanpa heatsink, setelah beberapa saat itu akan terlalu panas dan konektor akan mencair.

Pada bagian terakhir dari panduan ini, Anda akan menemukan sebuah spreadsheet Excel dengan kode VBA yang akan membantu Anda dengan perhitungan yang diperlukan untuk merancang sistem pendingin berbasis Peltier untuk PC Anda, tapi saya meminta Anda untuk silahkan baca artikel pertama sebelum Anda men-download spreadsheet.

Peltier Kinerja

Satu hal yang kita harus dipertimbangkan adalah bahwa termokopel akan selalu menjadi termokopel - dan dengan demikian ketika Anda menerapkan tegangan dan mendapatkan perbedaan suhu - Anda juga akan menyebabkan tegangan kembali diciptakan oleh efek Seebeck. Ini sangat mirip dengan EMF kembali dibuat dalam sebuah motor listrik - dan dengan demikian banyak seperti motor TECs menunjukkan beban kurva output negatif linier tergantung. Hal lain yang terjadi bila tegangan diterapkan di seluruh unit TEC adalah bahwa arus mengalir melalui TEC. Hal ini menyebabkan pemanasan internal melalui I ² R kerugian. Ini adalah fakta yang sangat penting karena ini memaksakan lebih banyak panas pada heatsink untuk mendinginkan - kita akan mendapatkan itu nanti.

Kurva kinerja dari Tellurex yang ditampilkan di sini di sebelah kiri. Ini, by the way, adalah kurva yang sama bahwa Joe atas di overclockers.commenunjukkan dalam salah satu artikelnya.

Kurva menunjukkan panas dipompa dibandingkan perbedaan suhu dicapai di peltier selama 3 input saat ini berbeda. Saya menemukan komplotan ini tidak terlalu mudah dibaca. Masalah utama yang saya miliki adalah bahwa informasi yang disajikan pada arus konstan, sedangkan aneh PC cenderung memiliki sumber tegangan konstan tersedia. Hal lain yang tidak ditampilkan adalah pembangkit listrik dari TEC sendiri - namun Anda dapat mengumpulkan informasi ini dari tegangan dan arus. Saya telah menyusun kembali informasi yang sama ke tabel lain saya menemukan lebih bermanfaat.

Bagan ini menunjukkan TEC sama seperti di atas - tetapi hanya pada 12 volt. Sumbu vertikal sebelah kiri adalah untuk kedua perbedaan suhu (C) dan juga untuk daya total pada heatsink (watt). Sumbu vertikal sebelah kanan adalah untuk arus (amp). Hal pertama yang akan Anda perhatikan adalah bahwa sumbu independen mentransfer daya (power CPU). Hal berikutnya yang Anda mungkin melihat tentang format ini adalah bahwa Anda dapat langsung melihat jumlah daya ditransfer ke heatsink sebagai fungsi dari jumlah daya yang ditransmisikan oleh TEC. Misalnya pada 15 watt perpindahan panas di seluruh elemen peltier lain hampir 30 watt panas yang ditambahkan oleh I ² R kerugian untuk membuat hampir 45 watt ditransfer ke heatsink. Hal ini menggambarkan bahwa aplikasi TEC menambahkan banyak "kepala" panas ke seluruh sistem, seperti yang sudah ditunjukkan dalam bagian pertama dari buku petunjuk ini.

Pergi ke bagian 3 dari Peltier Gratis (atau kembali ke bagian 1 )

Catatan: Artikel ini awalnya ditulis oleh "Bo", pengunjung The Panduan Heatsink, yang ingin tetap anonim, dan hanya sedikit dimodifikasi oleh saya. Terima kasih Bo untuk berbagi artikel ini dengan kami!

THE HEATSINK GUIDE: Peltier Gratis, bagian 3

Variabel yang mempengaruhi kinerja TEC

Hal lain yang penting untuk disadari adalah bahwa TECs dipengaruhi oleh tegangan dan suhu. Saya lihat situs MELCOR sebagai tempat untuk membaca tentang bagaimana menghitung kinerja TEC berdasarkan tegangan, temperatur absolut TEC, jumlah termokopel di TEC, dan sesuatu yang digambarkan sebagai faktor geometris. Aku tidak akan repot-repot untuk menulis ulang semua hubungan itu - di sini adalah link yang jika Anda tertarik.

Anda mungkin berkata kepada diri sendiri, "Dude - produsen memberikan informasi itu - mengapa repot-repot". Nah, kenyataannya adalah bahwa kinerja TEC sangat sensitif terhadap temperatur, kurva yang Anda dapatkan dari produsen mungkin untuk sisi konstan suhu panas 50C - temperatur sisi panas Anda mungkin banyak berbeda, tegangan Anda mungkin berbeda - dan Q _Max dan DT _Max semua terikat dalam hal itu. qmax-tempeffects.gif (7010 bytes)

Plot yang ditampilkan di sebelah kanan adalah untuk TEC dengan Q _Max = 72 watt @ 20C hotside. Ini menunjukkan dipecahkan dingin sisi perbedaan suhu ambien dibandingkan menggunakan beban 33 watt (CPU panas), dan daya heatsink R _Heatsink dari 0,5 C / W (lihatbagian informasi heatsink untuk rincian tentang pengukuran kinerja heatsink).

Satu-satunya variabel suhu (berkisar antara 20 ° C hingga 60 ° C). Hal ini menunjukkan bahwa TEC Anda bekerja lebih baik ketika panas, tapi lebih dari itu total perubahan kinerja sistem dengan 8 ° C relatif terhadap lingkungan selama 40 ° C rentang! Suhu ini penting karena mempengaruhi koefisien Seebeck tahanan listrik dari termokopel sertakonduktivitas termal dari substrat.

Tegangan jelas penting karena mempengaruhi perbedaan suhu ditegakkan.

Dua parameter kami belum melihat sampai sekarang adalah maksimum yang diizinkan arus listrik I _max melalui perangkat (melebihi arus akan merusak TEC), dan faktor geometri G.

Jumlah termokopel dan faktor geometri bantuan untuk menggambarkan ukuran perangkat - lebih termokopel berarti jalur lebih untuk memompa panas - faktor geometri tidak dijelaskan oleh MELCOR. Mereka menawarkan faktor (G) untuk perangkat mereka - tapi itu tidak membantu ketika mencoba untuk menghitung kinerja untuk TEC produsen lain. Satu hal yang saya amati tentang G adalah bahwa hal itu berkaitan dengan kepadatan termokopel per wilayah persegi dan itu juga terkait dengan ketebalan TEC.Setelah melihat data MELCOR saya akhirnya menemukan bahwa G = I _max / 50. Ini adalah pertandingan yang sempurna untuk setiap MELCOR TEC. Ketika saya pergi untuk membuat plot di atas untuk Tellurex TEC (menggunakan hubungan MELCOR), saya harus bermain dengan G sedikit untuk mendapatkan kurva yang tepat - 3.9/50 = 0.078, tapi saya menemukan bahwa G = 0.084 adalah tentang hak untuk sesuai dengan tabel Tellurex.

Ini "empiris" penentuan faktor geometri G jelas hack aa - tapi itu semua saya - apakah ada yang tahu perhitungan G lebih spesifik silakan email saya.

MELCOR memiliki program download disebut Aztec yang dapat menangani semua ini untuk Anda secara otomatis, tapi aku tidak suka pilihan variabel independen terhadap dependen yang mereka gunakan. Ternyata saya mencoba untuk menghitung panas suhu sisi dan sisi suhu dingin - tidak terus menebak apa yang mereka mungkin - tapi hei - karya Aztec dan gratis. Masalah jelas lainnya adalah bahwa hal itu hanya untuk MELCOR TECs (tapi produsen TEC lainnya, seperti KryoTherm , menawarkan software yang serupa untuk di-download juga).

Jadi saya pergi ke halaman informasi MELCOR dan menghabiskan beberapa melihat dari atas persamaan mereka mencoba untuk datang dengan aturan beberapa cepat praktis. Saya akhirnya menyadari bahwa hal yang masuk akal untuk dilakukan adalah menerapkan persamaan mereka ke dalam Excel beberapa fungsi kustom VBA. Fungsi-fungsi ini merupakan dasar untuk semua plot ditunjukkan dalam artikel ini - detail menyusul kemudian. Satu catatan terakhir - saya menggunakan nilai MELCOR disediakan untuk koefisien Seebeck, resistivitas dan konduktivitas termal - semua ini berlaku untuk Bismuth Telluride-hanya TECs!

Untuk rasa TEC lain kita akan perlu menyesuaikan nilai-nilai - tapi Bismuth Telluride-adalah satu-satunya bahan yang umum digunakan untuk TECs yang cocok untuk rentang temperatur umum dalam pendinginan elektronik.

Integrasi Sistem TEC dengan CPU dan Heatsink

Kita harus tahu hal-hal berikut: (atau chip grafis) keluaran daya CPU, heatsink tahan panas, parameter TEC, suhu lingkungan. Itu saja yang kita butuhkan.

Jika kita tidak tahu CPU atau output daya GPU - maka kita melihat di web, memproduksi mempublikasikannya. Sebuah halaman yang sangat baik di mana Anda dapat menemukan prosesor spesifikasi listrik dari semua CPU umum adalah Processor Listrik halaman Spesifikasi Chris Hare .

Mendapatkan tahan panas heatsink Anda bisa menjadi rumit - beberapa produsen menentukan tahanan termal dari mereka heatsink, tetapi nilai-nilai yang sering tidak sangat tepat, atau "dioptimalkan" untuk tujuan pemasaran. Check out halaman informasi heatsink Untuk informasi lebih lanjut tentang resistansi termal, dan bagaimana cara menghitungnya. Anda harus tahu parameter TEC Anda, setidaknya Q _Max dan mudah-mudahan lebih.

Mari kita misalkan kita memiliki Tellurex TEC kurva dari atas. Juga misalkan CPU kami adalah pada 15 watt (perlu diingat bahwa penggunaan daya CPU saat ini jauh lebih tinggi!), Heatsink kami memiliki R _Heatsink = 0,5 ° C / W dan suhu lingkungan 25 ° C.

Berikut adalah metode yang paling sederhana:
Interpolasi sepanjang kurva TEC ke output CPU (15 watt) dan menemukan bahwa DT = 45C. Melihat output daya total dan melihat bahwa itu adalah sekitar 43 watt untuk heatsink. 43 watt * 0.5C / W = 21,5 ° C. Jadi heatsink akan 25 + 21,5 = 46,5 ° C. The TEC menegakkan 45 ° C perbedaan dan dengan demikian suhu dingin sisi TEC akan menjadi 46,5-45 = 1,5 ° C. Itu cukup dingin - hal yang baik untuk overclocker, tetapi mungkin Anda mengalami masalah dengan kondensasi. Lihat bagian akhir Panduan Peltier untuk rincian tentang masalah kondensasi.

Mari kita lihat contoh yang kurang menguntungkan: Misalkan Anda memiliki kualitas heatsink miskin, misalkan R _Heatsink adalah 1,5 ° C / W - maka heatsink Anda akan 65C selama ambien 65 +25 = 90 ° C dan kemudian suhu coldside Anda akan 45 ° C.Bagaimana jika Anda tidak menggunakan TEC? Kemudian CPU Anda akan 15watts * 1,5 ° C / W = 22,5 ° C selama sekitar atau pada 47,5 ° C. Dalam hal itu mungkin tidak layak menggunakan TEC karena Anda sedang membuang 30 watt ekstra dalam kasus Anda dan menggambar 3 amp off catu daya Anda.

Pada bagian berikutnya, kita menganalisis secara lebih rinci di mana situasi elemen peltier akan membantu pendinginan, dan dalam situasi yang tidak akan.

Selasa, 30 Juli 2013

CARA MUDAH BELAJAR ELEKTRONIKA DIGITAL dan MICROCONTROLLER: Belajar Menulis di LCD Matrix

CARA MUDAH BELAJAR ELEKTRONIKA DIGITAL dan MICROCONTROLLER: Cara Membuat Led Berjalan yang Panjang (cascade)

CARA MUDAH BELAJAR ELEKTRONIKA DIGITAL dan MICROCONTROLLER: Tutorial: Jam 6 Digit + Kalender Dengan Attiny 231...

Sabtu, 27 Juli 2013

CARA MUDAH BELAJAR ELEKTRONIKA DIGITAL dan MICROCONTROLLER: PAKET BELAJAR MICROCONTROLLER DASAR

p3y3x: Terpecahkannya Misteri Harta Karun Pulau Oak

Jumat, 26 Juli 2013

TRADING......JUST SIMPLY TRADE: jual ice pack

Rabu, 24 Juli 2013

Hans Komp Inspirasiku: TRIK ATASI BUNYI BEEP PANJANG SAAT LAPTOP DIHIDUPK...

Senin, 22 Juli 2013

furqan chexos: memperbaiki komputer sendiri

Sabtu, 20 Juli 2013

Adie Dkhaz 心をこめて指導: Langkah awal memeriksa kerusakan Laptop sebelum me...

Dunia Informasi: Mengatasi Flashdisk yang Tidak Terbaca

Dunia Informasi: Teknologi Alternatif Dak Rumah Bertingkat

Senin, 15 Juli 2013