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Costruiamo un frigorifero con le celle Peltier 1/2

frigorifero con le celle Peltier fai da te

Come anticipato, presentiamo in questo articolo il primo di una serie di progetti pratici realizzati con le celle di Peltier. In considerazione della stagione, questo progetto non poteva che riguardare la realizzazione di un piccolo frigorifero da viaggio alimentato tramite una sorgente a 12 volt continui. In macchina tale tensione può essere prelevata dalla presa per accendino mentre tra le mura domestiche è sufficiente fare uso di un alimentatore da rete.

Per realizzare il nostro frigorifero abbiamo utilizzato un contenitore termico della capacità di 40 litri al quale abbiamo applicato una cella da 42 watt con tutti gli accessori necessari (piastre di dissipazione, ventola e circuito di controllo). L’utilizzo di un contenitore termico di tipo commerciale consente di semplificare notevolmente la costruzione del frigorifero e di ottenere prestazioni migliori rispetto ad una realizzazione “artigianale”. Il circuito di controllo utilizza la tecnica PWM che consente di ottenere rendimenti molto alti, dell’ordine del 90%. Il dispositivo è dotato di un sistema di controllo in temperatura che limita l’energia assorbita in funzione del carico termico presente all’interno del frigo e della temperatura impostata.

Per questa applicazione abbiamo utilizzato un elemento termoelettronico completo ovvero munito di dissipatore di condensazione per il lato caldo e di dissipatore di evaporazione per il lato freddo.

Quest’ultimo è stato successivamente sostituito con una piastra in alluminio di superficie più ampia mentre sul lato caldo è stata montata una ventola per agevolare la dispersione del calore.

frigorifero_celle_peltier_schema_elettrico

Al posto di un elemento termoelettronico completo è anche possibile utilizzare una normale cella di Peltier di potenza compresa tra 40 e 50 watt. Diamo subito un’occhiata al circuito di controllo. Nel nostro caso la cella viene pilotata con una forma d’onda quadra il cui duty-cycle viene fatto variare in funzione dell’energia termica che la cella deve erogare. Ovviamente maggiore è il tempo di conduzione, più alta è l’energia fornita. Il duty-cycle può variare dallo 0 al 100 per cento per cui la potenza fornita può essere compresa tra 0 e 42 watt (massima potenza della cella). La frequenza di lavoro è di circa 10 KHz.

La cella è collegata in serie al mosfet MSF1 che viene utilizzato come interruttore di potenza. Sul gate giunge il segnale PWM proveniente dal buffer composto dalle porte contenute in U2. A sua volta il buffer viene pilotato dal generatore PWM vero e proprio che fa capo all’operazionale U1c. Sull’ingresso non invertente di questo dispositivo (pin 10) viene applicato un segnale a dente di sega prodotto dall’oscillatore che fa capo alle porte U2a e U2b. In realtà questo stadio produce una serie di impulsi che vengono trasformati in un treno a dente di sega per effetto del condensatore C5.

frigorifero_celle_peltier_cablaggio

Sull’ingresso invertente di U1c (pin 9) viene applicata una tensione continua che è tanto maggiore quanto più alta è la differenza tra la temperatura rilevata dalla sonda e quella impostata mediante il potenziometro P1. Il nostro frigorifero utilizza come sonda di temperatura un integrato a tre pin tipo LM35Z, il quale, se opportunamente alimentato, fornisce sul pin di uscita una tensione continua di 10 mV ogni grado centigrado. Tale potenziale viene applicato all’ingresso non invertente (pin 12) dell’operazionale U1a che, in questo caso, funge da buffer; a sua volta l’uscita del buffer è collegata all’ingresso non invertente dell’operazionale U1b. Su questo pin, perciò, possiamo misurare una tensione continua compresa tra 0 ad alcune centinaia di millivolt, in funzione della temperatura presente all’interno del frigo.

Se, ad esempio, la tensione è di 150 mV, significa che la temperatura è di 15 gradi. Sul pin 6 viene invece applicata la tensione continua di riferimento generata dal circuito che fa capo all’integrato U1d ed impostata mediante il potenziometro P1. Tramite questo controllo è possibile selezionare una tensione compresa tra circa 30 e 150 mV alla quale corrisponde una temperatura tra 3 e 15 gradi. L’operazionale U1b confronta queste due tensioni fornendo in uscita una tensione proporzionale alla differenza. Ad esempio, qualora venga impostata una temperatura di 5°C (50 mV) e la sonda rilevi una temperatura di 20 gradi (200 mV), all’uscita dell’operazionale troveremo una tensione di 150 mV.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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ritratto di shui

disponibilità kit

salve, io ho contattato la ditta "futura elettronica" come riportato nell'articolo, ma la risposta è stata negativa.
potete aiutarmi per reperire il kit sopramenzionato?
grazie

ritratto di Zefiro

consigli di dimensionamento

ciao, volevo chiederti: se devo dissipare sui 400-500 watt di potenza con una cella peltier quando devo farla potente? quanto mi andrà ad assorbire nel migliore dei casi?

ritratto di alexalexlovesexygirls

schema

Ciao, mi avete fatto venire la voglia di costruirlo. Ho già realizzato altre pcb, partendo con Eagle, quindi se avete un immagine dello schema elettrico con più risoluzione, ve ne sarei grato.
ciao

 

 

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