DIY Peltier 기반 미니 냉장고를 만드는 방법

여름 나들이 동안 물, 음료, 주스를 식힐 수 있는 작은 휴대용 냉장고가 있는지 궁금한 적이 있습니까?

AC 냉동은 냉장고나 방을 식히는 가장 일반적인 방법입니다. 그러나 이것은 이 작업을 수행하기 위해 상당한 양의 전력과 부피가 큰 전기 하드웨어가 필요한 중장비 프로세스입니다.

다행스럽게도 휴대용 DC 배터리와 Peltier 효과라는 것을 사용하여 음식을 시원하게 유지하는 냉장고를 만드는 것이 가능합니다.

펠티에 효과란?

열전기 냉각기 또는 Peltier 효과 장치는 냉각 또는 가열에 사용되는 비교적 소형 장치입니다. Peltier 장치는 AC 전류를 사용하는 기존 냉장고나 에어컨과 달리 냉각을 위해 DC(직류)를 사용합니다. 펠티어 효과는 서로 다른 재질의 두 도체를 가진 회로에 DC 전류를 흘려주면 한 접합에서 열이 제거되어 차가워지고 다른 접합에서는 열을 흡수하여 뜨거워지는 현상입니다.

또한 전류의 극성이 바뀌면 이전에 차가웠던 접합부가 뜨거워지는 것을 관찰할 수 있습니다. 전류 극성을 반전시키기 전에 뜨거웠던 접합부는 차가워집니다.

온도 제어를 위한 열전기 펠티에 장치 사용

위의 현상은 열을 추출하고 제거할 수 있는 장치를 설계할 수 있는 기회를 제공합니다. 열을 추출해야 하는 뜨거운 표면이나 장치에 더 차가운 접합부를 놓고 더 뜨거운 접합부를 방열판에 놓으면 표면이나 장치를 차갑게 유지할 수 있습니다. 뿐만 아니라 우수한 성능을 위해 지속적으로 최적의 온도를 유지할 수 있습니다.

미니 DC 냉장고를 만드는 방법

위에서 언급한 개념을 사용하여 DC 냉장고를 설계할 것입니다. 소형 냉장고가 대상 디자인이지만 동일한 기술을 사용하는 다중 펠티에 효과 장치를 사용하여 중형 냉장고로 확장할 수 있습니다.

필요한 것

필요한 장비는 다음과 같습니다.

• 와이어가 연결된 펠티에 모듈(TEC1-12706).
• 방열판 2개.
• 12V DC 배터리 또는 DC 전원 공급 장치.
• A 상자(내부는 목재, 판지 또는 스티로폼과 같은 열 비전도성 재질이어야 함)
• 강제 대류를 위한 방열판 핀의 팬 2개 Delta electronics FFB0412HN
• 써멀 페이스트
• 전선

여기서 사용하고 있는 열전 냉각 펠티에 장치는 거의 6A 전류(72W)를 사용하는 12VDC의 최적 작동 전압을 갖는 DC 작동 장치입니다. 작동 전압은 15VDC를 초과해서는 안 됩니다. 방열판 없이 Peltier 장치의 전원을 켜지 마십시오. 순간적으로라도 사용하면 소자 접합부의 최대 작동 온도를 초과하여 성능 저하 또는 소자의 완전한 고장을 초래할 수 있습니다.

1단계: 상자 준비

이제 빈 단열재 상자를 가져갑니다. 이 시연에서는 판지를 사용했습니다. 소형 냉장고 설계를 위해 Peltier 장치 TEC1-12706(예: 40mm x 40mm)의 치수에 따라 구멍이나 공동을 만드십시오. 상자에 만든 공동에 Peltier 장치를 놓습니다.

2단계: Peltier 장치에 방열판 배치

이제 Peltier 장치의 두 접합부에 방열판을 놓습니다. Peltier 장치의 각 접합부는 전도성이 높은 열 페이스트를 사용하여 방열판에 부착됩니다. 열 페이스트는 각 펠티에 접합부와 방열판 베이스 플레이트 사이의 원활한 열 흐름을 보장하는 동시에 열 접합부가 너무 뜨거워지고 냉접점이 너무 차가워져 두 접합부가 손상되지 않도록 합니다.

방열판은 정기적으로 공기 흐름을 유지하여 Peltier 장치의 효율성을 높입니다. 이는 내부 접합부에서 열을 추출하고 외부 접합부를 통해 열을 제거하기 위해 방열판이 제공하는 넓은 표면적으로 인해 주변 공기와 Peltier 장치 사이의 열 교환이 증가하기 때문입니다. 좋은 설계를 위해서는 핀이 더 크고 표면적이 더 큰 방열판을 사용하는 것이 좋습니다.

3단계: 팬 부착

이제 각 방열판 핀에 선택한 팬을 부착합니다. 팬이 제공하는 강제 대류는 히트 싱크 핀을 통한 공기 흐름 속도를 증가시켜 더 많은 열 추출이 가능합니다.

이 프로젝트에 사용된 팬은 공기 흐름이 10.6cfm인 12VDC 브러시리스(Delta electronics FFB0412HN)입니다. 각 팬은 배터리에서 1와트 미만의 전력을 소비합니다. 그러나 더 나은 성능을 위해 더 많은 공기 흐름이 있는 팬을 사용할 수 있습니다.

열 접점 단락을 방지하기 위해 방열판에 장착된 나사와 같은 금속 인터페이스를 통해 장치 접합부를 연결하지 않도록 주의하십시오. 이로 인해 열 흐름이 금속 나사 등을 통해 최단 경로를 통과할 수 있으므로 펠티에 장치 냉각기의 성능이 크게 저하될 수 있습니다.

두 방열판 사이의 열 단락으로 인해 나사를 장착할 수 없는 경우 접착제를 사용하여 방열판을 상자에 부착할 수 있습니다. 단, 방열판과 펠티에 소자 사이에는 방열판 페이스트를 반드시 사용해야 한다.

4단계: 12VDC를 사용하여 전원 켜기

이제 Peltier 장치의 접합부와 팬 전선을 12VDC 배터리로 연결하십시오. 배터리는 7A DC 전류를 제공할 수 있는 전류 용량을 가지고 있어야 합니다. 팬이 있는 이 단일 Peltier 모듈에는 10Ah 이상의 배터리로 충분합니다. 상자의 내부가 더 차가워지고 외부가 뜨거워지도록 장치 접합부의 전압 극성을 설정하여 냉각을 위해 상자 밖으로 열을 빼냅니다.

이제 장치가 전류를 받을 수 있도록 전선을 배터리와 연결하십시오. 배터리에서 끌어온 전류를 자세히 관찰하십시오. Peltier 장치 제조업체에서 지정한 제한 내에 있어야 합니다. 시스템이 일정 시간 동안 전류를 수신하도록 허용하고 안전한 한계를 위해 전압과 전류를 관찰하십시오.

잠시 후 상자 안의 차가운 공기를 느낄 것입니다. 시원하게 유지하기 위해 물병과 주스를 추가할 수 있습니다. 이제 소형 냉장고로 사용하기 위해 상자를 덮으십시오. 안정적인 작동을 위해 Peltier 장치가 작동 한계를 초과하지 않도록 보호하기 위해 온도 컨트롤러를 추가할 수 있습니다.

나만의 DIY 미니 냉장고를 만들었습니다.

이제 Peltier 장치와 몇 가지 다른 간단한 구성 요소를 사용하여 미니 냉장고를 직접 만들 수 있습니다. 펠티에 효과 모듈은 저예산 및 경량 냉각 시스템이 필요한 전자 장치, 회로 및 시스템의 냉각과 같은 응용 분야의 온도 제어에도 사용할 수 있습니다.