Refrigeración por agua usable: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Algunos de ustedes recordarán mi 5 Minute USB Wrist Cooler, un proyecto que se usa para enfriar mi cuerpo sin tener que sudar. La desventaja de esto fue que solo duró unos 5 minutos. Gracias al patrocinio de DFRobot, pude extender este tiempo a aproximadamente tres horas y enfriar más que solo mi muñeca izquierda.

Este proyecto utilizó agua fría en un bloque de aluminio usando un módulo Peltier y un ventilador de PC, luego la empuja a través de algunos tubos usando una bomba de CC. Estos se alimentan con baterías recargables de iones de litio que se pueden cargar con un panel solar montado en la parte posterior. El tubo del Liquid Cooling Wearable está diseñado para usarse debajo de una camiseta ajustada para maximizar el contacto con la piel. Usando un Dfrduino, incluso agregué un controlador de temperatura automático que usa un DHT22 para activar el dispositivo portátil.

Próximamente las fotos conmigo usándolo (versión 2), pero por ahora, ¡comencemos!

Paso 1: herramientas y materiales

Para este proyecto necesitará (todas se abren en nuevas pestañas automáticamente):

Convertidor de carga

DFRduino Uno Rev3

Bomba de agua 12VDC

Controlador de carga solar girasol 12VDC

Cargador multifuncional inteligente

Kit de ventilador Peltier

Tubería de vinilo de 5/16"

Cables de puente (para pruebas)

Protoboard (para pruebas)

Baterías de iones de litio

Batería del banco de energía

Multimetro

Sensor de temperatura y humedad DHT-22

Panel solar de 5 vatios

Paso 2: Montaje del dispositivo de refrigeración

Primero, cubra su bloque de enfriamiento de aluminio con almohadillas térmicas, pasta térmica o grasa térmica. No ponga demasiado, ya que obstaculizará el proceso de transferencia de calor. Ahora pegue su módulo Peltier con el lado etiquetado sin mirar hacia usted.

En segundo lugar, asegúrese de que su combinación de ventilador y disipador de calor funcione. Atornille el ventilador en el disipador de calor y enciéndalo. La parte inferior del disipador de calor debe estar un poco más fría que el ambiente, pero no demasiado, ya que el ventilador solo está soplando aire en este momento. Si funciona, vaya al siguiente paso.

Por último, cubra el otro lado del Peltier y péguelo en el disipador de calor. Ahora, su bloque de aluminio enfriará el agua que fluirá a través de él y el ventilador conectado al Peltier eliminará el exceso de calor. Usé un poco de cinta adhesiva para hacer una unión mecánica más fuerte, pero eso no es necesario. Ahora estamos listos para conectarlo a la bomba y al tanque con nuestra tubería. Conecte los dos cables en uno para facilitar el cableado. Estos son componentes de dibujo de alta corriente de 12 V, así que asegúrese de usar un calibre de cable grande.

Paso 3: Bombas y fontanería

Electrónica de la bomba

La bomba viene con un enchufe estándar con cables expuestos al final. Suelde estos cables a un convertidor elevador, ya que nuestro voltaje predeterminado de 5 voltios no lo cortará. Usaremos el amplificador para obtener 11vdc de nuestras baterías. En el otro lado, suelde un cable USB. Utilice el potenciómetro para establecer el voltaje de salida en aproximadamente 11 voltios. La bomba tiene una velocidad de 6v-12v, pero decidí mantenerme a salvo con 11 y tampoco cargar demasiado el convertidor elevador, ya que no tiene disipador de calor adicional. Pruebe su electrónica conectando la bomba y sumergiéndola en agua. Debería estar encendido.

Tanque y tubería

Para almacenar el agua para el sistema, utilicé una lata de aluminio de 2 ". Intenté usar una tubería de PVC de 2", pero era demasiado gruesa para que la bomba encajara, por lo que tuve que limar la bomba o afeitar el interior de todo Tubo de pvc. Actualizaré el proyecto a PVC en la próxima versión. Conecte el tubo que vino con su bomba a él, luego al bloque de aluminio. Usando algunos de los tubos de vinilo, conecte el otro lado del bloque de enfriamiento de aluminio y péguelo con cinta adhesiva al interior de su tanque de agua (lata de aluminio en este caso). Una vez hecho esto, pruebe su bomba dentro del tanque llenándolo y encendiéndolo. También es importante hacer esto para verificar si hay fugas.

Paso 4: Refrigeración, código y circuitos

Enfriamiento

Con el Dfrduino, deberá establecer un índice de temperatura mínimo para activar el combo Peltier y enfriamiento del ventilador. Haremos esto utilizando el sensor de temperatura y humedad DHT22, económico pero confiable. Usaré el pin analógico 0 para el cable de datos, pero puede usar otro si lo desea. Conecte VCC y GND a sus respectivos puntos en el Dfrduino. Esto nos dará información, pero no hará nada por sí solo. Para encender (y apagar) el dispositivo de enfriamiento que construimos, necesitamos configurar un relé para encender y apagar electromecánicamente. Solo tengo relés de 12v y los Arduinos producen un máximo de 5v, por lo que estoy usando un convertidor de refuerzo para aumentar el voltaje de 5v a 12v para que se active.

Circuitería

El circuito mencionado anteriormente se alimenta mediante energía solar utilizando el controlador solar Sunflower de DFRobot. Toma la entrada de mi panel fotovoltaico de 12v (5W) y la regula en un voltaje y corriente utilizables. El cargador multifuncional inteligente también de DFRobot lo usa para cargar las baterías que se muestran en la imagen, pero también funciona como un banco de energía para proporcionar energía para que funcione el dispositivo de enfriamiento.

Código

Enlace al código para el disparador del índice de temperatura.

Copie y pegue el código en su Dfrduino para que el ventilador (y por extensión el módulo Peltier) se encienda si está lo suficientemente caliente.

Paso 5: cómo funciona

Como en mis otras construcciones Peltier, el enfriador termoeléctrico obtiene un voltaje establecido (12 voltios en este caso) y bombea calor de un lado del módulo al otro. Esto enfría drásticamente un lado del cuadrado de cerámica y calienta el otro lado. Para evitar dañar nuestro componente por retropropagación de calor, debemos utilizar refrigeración activa en forma de gran disipador y ventilador. Este proyecto utiliza el lado frío para eliminar el calor del agua que viaja a través de un bloque de aluminio y luego utiliza una bomba de CC para empujarlo por todo el cuerpo del usuario utilizando tubos de vinilo. Para aumentar el contacto con la piel, se usa una camisa ajustada encima.

Para ahorrar un poco de energía de las partes que consumen más energía, el ventilador y el Peltier se apagan si hace demasiado frío (por ejemplo, se entra en el interior). El Dfrduino está conectado a un convertidor elevador para encender un relé y alimentar el conjunto de enfriamiento si y solo si los datos del sensor de temperatura y humedad DHT22 lo justifican.

Paso 6: Gracias especiales a DFRobot

Este fue un proyecto bastante grande, así que me alegro de haber sido patrocinado por DFRobot. Excelente calidad de producto y envío rápido como siempre. Echa un vistazo a su tienda aquí.