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半导体制冷片制作冰水机【半导体制冷片能制冰吗】
来源:本站 时间:2024-09-02

半导体制冷片

电热压缩机制冷片(组件)凭借帕尔贴(Peltier)效应并且制冷。Peltier效应是指电流按照电热偶时,一个节点轻微发热,同时一个节点吸热的现象。这是由法国物理学家JeanPeltier在1834年才发现的。

到了1960年500左右,直接出现了凭借N型、P型半导体材料自己制作的冰箱制冷片。因其体积小、制冷快、寿命长、无噪声等优点而被广泛应用在军事、医疗、实验装置中的制冷。

一片半导体制冷片

目的是想提高制热片的效能,通常电子制冷片中真包含众多由N、P型半导体混编的制冷小单元。它们混编阵列排列,相互之间电气上是电阻在一起。它们的冷端和热端则是电路中在一起,夹两片陶瓷片互相接受固定。

左:^^一个制冷单元;^^右:^^串联连接在一起的空调制冷单元阵列

空调制冷片外部引线具备电压差极性,由红、黑两种颜色区分。变动电流方向,就会转变制热片的吸热和发热表面。

TEC1-12706半导体制冷片

由于空调制冷片是半导体材料加工成,同时又本身热电效应,所以才就可以使用数字万用表测量空调制冷片外部引线,是会发现到输出的阻值会在比较大范围内变化,而且与此同时空调制冷片受热膨胀而剧烈震颤变化。

下图实验不显示当手触碰到制冷片表面时,数字万用表读到的阻值发生了什么比较大的变化。

去摸冰箱制冷片,影响到制冷片两面温度发生变化,也让测量电阻变化。完全的原因是制热片再产生电压,使得数字万用表可以读出的电阻阻值不详细。

然后不使用数字万用表这个可以测量到压缩机片两边的电压。当在空调制冷面可以使用手掌加热时,空调制冷片输出负电压。当喷洒酒精将空调制冷片降温后时,空调制冷片输出正电压。

变动压缩机制冷片两边温度会引起输出电压变化极性

制热片呢既然可以不有一种电压,也是可以产生电流。下图不显示可以使用数字万用表的测量电流档对制冷片输出电流测量。

将手放进空调制冷片一个表面时,压缩机片输出的电流靠近1mA左右。

半导体制冷单元输出电流

要是半导体空调制冷片在有温度差的情况下也能输出电压和电流,所以是可以作用于发电。下图显示的是一个在用制冷片发电去给手机充电的系统。

在锅里随意放置冷水、冰块等。在锅底贴有压缩机片,煤气罐从制冷片底下加热。压缩机片都会再产生电能供给手机充电器了。

发电锅原理

当然了了,上述事项发电效率是不高的。制冷片的实际中用途还是作用于制冷。

而空调制冷片热惯量很小,因此它的空调制冷速度非常快。不使用红外摄像头仔细压缩机片在按照电流时的温度变化,可以找到在几秒钟之内制冷片便都没有达到热均衡了。

实验中的空调制冷片工作在外部12V电压下,流径的电流约3.4A。

红外摄像头下不显示制冷片在是从电流时的发热端温度变化

^红外摄像头下总是显示压缩机片在通过电流时的吸热端温度变化

在电流时,压缩机片在冷热左端会出现一定的温度差。假如将空调制冷片的发热端可以使用散热片接受散热,来降底热端的温度,这样会也让吸热端的温度也我得到了进一步减低。

下图显示了实际导热胶ctrl+v粘贴在散热片上的空调制冷片。

建议使用导热胶将制热片剪切粘贴在散热片上

工作在12V,3.4A下的制热片。经过散热器将制热片的发热面温度尽量在室温,则压缩机黑色物质的温度马上变会提升到零下30度。

在空调制冷表面滴下自来水滴,它很快变会凝聚成冰。

在下图实验中,在水滴中加入了两个电极,不使用万用表测量电极之间的电阻。在室温下,水滴中电极之间的电阻总共是100k欧姆左右吧,不断温度会降低,电阻增加。当水滴凝缩成冰时,电极之间的电阻都会缓慢上升到10M欧姆。

水滴中电极电阻伴随着结冻和融化过程的变化曲线

当关了空调制冷片电源,温度迅速下降,冰恢复慢慢融化成水滴后,电极两端的电阻重新返回到100k以内。这些实验会显示水和冰的导电性能相差不多不大。

是对制冷片上的温度测量,可以使用铂电阻、热电偶、半导体温度传感器进行测量。不使用特殊的二极管也可以不参与测量。

二极管的向这边导通电流与端口电压之间的关系为下面公式所具体描述:

公式中:

上面公式不显示在完全相同电压下温度T越高,流过的电流越小。但换算二极管的电流曲线和温度的关系更是,紧接着温度增加,流过的电流就越大,并且二极管是一个负温度系数的器件。如下图所示:

1N4148二极管在三种温度下的电压-电流关系

换算二极管并不更具导通特性负温度系数,主要注意原因是在二极管电压电流公式中,反向移动饱和电流it's也与温度有关系,因此与此同时温度的增加而以肉眼可见的速度减少。Is的增加遮盖了二极管电压电流公式中指数中的温度T的影响。

参照二极管负温度系数特性,在固定设置流过二极管电流时(.例如流经二极管电流为恒定的1mA),二极管两端的电压则会伴随着温度的降下来而减少。

下图会显示了在五种有所不同导通电流下1N4148二极管端口电压与温度之间的曲线。没显示了电压与温度互相良好的线性关系。用来这些关系这个可以借用特殊的二极管结束温度的测量。

在相同的导通电流下二极管前向电压与温度之间的关系

下面动图没显示了放到制热片上的二极管在通有1mA恒流情况下不断降温时间又出现的端口电压的变化。在玻璃整体封装的二极管周围滴有自来水,最终温度下降让水被凝固成冰,将二极管冻在空调制冷片上。

动图总是显示,与此同时温度会降低,二极管端口电压迅速下降。的原因电压与温度互相呈逆方向线性关系,所以我将下面的曲线上下左右进来看,是可以以为是制冷片上其温度伴随着时间降底的曲线。

二极管导通电压紧接着急速降温过程而不可能发生变化

将上面的二极管换新成一个510欧姆的一百头金属膜电阻,在用数字万用表测量电阻阻值。

下图总是显示伴随着降温,电阻被到了最后冻结帐户在压缩机片上。电阻的数字大约提升了6欧姆70左右。这种实验结果也非常奇怪的的。通常情况下,电阻的阻值应该要随着温度的升高而增加,真不知道又为什么在这个实验中所在用的电阻则是紧接着温度的降低而提升阻值。

金属膜电阻紧接着温度降低阻值变化曲线

上面实验不显示金属膜电阻的温度系数的很小。

下面是对一个大型铝电解电容的温度实验。电解电容的标称值为10uF/16V。将电容斜放在制热片上,用长自来水滴在电容与制热片互相间以结合传热性能。

与此同时制冷参与,电解电容温度降底并到了最后被水冻在冰箱制冷片上。电解电容的容值从最初的9.4uF减低到8.2uF。

电解电容与此同时温度减低容量变化曲线

教你识读典型饮水机电路图,一看就懂

图4-26所示是安吉尔YR-5-X型机械压制单热式饮水机电路。该电路中的核心元器件是加热器、电源开关、温控器,辅助元件是指示灯、熔丝管、电阻。

图4-26安吉尔YR-5-X型机械操纵单热式饮水机电路

1.加热电路

插好电源线并首先按住开关后,220V市电电压一路经FU1、ST1、加热器、ST2、FU2近似回路,为加热器供电,使它结束加热;另一路经R2临时限流、VD3半波整流,使多色指示灯VD2内的红色发光二极管不发光,说该机处于加热状态。伴随着加热的断的并且,水罐内水的温度逐渐升高多少,当温度提升89℃后,ST1的触点断开连接,加热器死去独立供电,停止下来加热,但市电电压实际R1、VD1、VD2、加热器和ST2组成的回路使VD2内的绿色发光二极管发光,说该机进入到保温功能状态。当水温会下降到某一值时,ST1的双金属片复位,触点愈合,立即接上电源,如此反复,水罐内的热水依然一直保持一定的温度。

2.高温保护电路

加热保护电路的核心元器件是热保护器ST2。当水罐内无水或温控器十分,使水罐的温度将近97℃后,水罐表面上的ST2断线,封锁住加热器的供电回路,加热器突然停止加热,尽量的避免了加热器烧断或产生那些故障,实现方法过热保护。

下面以安吉尔JD-26T型冷、热式饮水机电路为例,介绍这一类饮水机电路的识图方法。该电路包括加热控制和制热控制两部分,如图4-27所示。

提示

该饮水机的加热电路和大多数饮水机的加热电路不同,所以才下面仅推荐制热电路的识图方法。

图4-27克莱特JD-21T型冷热饮水机电路

1.电源电路

接通制冷开关S2后,220V市电电压按照S2、熔断器FU2输入后,依靠电源变压器T降压,从它的基级绕组输出12V和6V交流电压。其中,6V交流电压经VD4、VD5全波整流,依靠C2滤波有一种6V左右吧的直流电压,为PN市电。而12V交流电压经VD2、VD3全波整流,C1滤波才能产生−12.5V左右吧的直流电压。该电压不仅加到场效应管VT的S极,但是通过R2人员限流、C3滤波、VD8稳压再产生−9.1V电压。该电压不但加到LM393N(IC)的④脚,为它供电,而且按照R3、R4取样有一种−4.5V的采集样品电压,为IC的同相再输入端③、⑤脚提供给参考电压。

2.制热电路

当冷水罐内的水温远远超过15℃后,温度传感器RT的阻值较小,−9V电压实际R5、RT取样后的电压少于−4.5V,经LM393N内的比较器比较好后使它的①、⑦脚输出高电平电压。该电压经R8限流管理使场效应管VT导通,−12.5V70左右电压第一路加到半导体制冷片PN的两端,使它进入到强压缩机状态,结束为冷水罐制冷,使水温逐渐下降;第二路为风扇电动机M供电使它运转,为PN散热;第三路降压、R4限流控制,使LED1会发光,因为该机工作在压缩机状态。当冷水罐内水温减低到7℃,RT的阻值大小改变到设置里值,为IC的②脚能提供的电压远远超过4.5V,使IC①脚输出低电平电压,VT因G极无电压键入而截止到什么时候。VT截止后,C2两端的−6V电压为PN和电动机M供电,不光使PN工作在弱冰箱制冷状态,并且使M低速运转,不再为PN散热。同时,由于VD9截止,使LED1渐渐熄灭,表明该机刚刚进入保温状态。

下面以家乐仕电脑操纵型饮水机为例,详细介绍电脑压制型饮水机电路识图方法。该机电路由电源电路、微处理器电路、加热电路船舶概论供电电路等组成,如图4-28所示。

1.电源电路

通电后,220V市电经R1限流、CV1降压,借用D1~D4桥式整流,再经C1、C5滤波,VD5稳压后才能产生12V直流电压。该电压第一路为继电器JZ1的线圈供电;第二路不仅仅加到调整管BG1的c极,不过按照R4临时限流,DZ2稳压有一种5.6V基准电压,使BG1的e极输出5V电压。5V电压不单为微处理器、蜂鸣器等市电,还实际R17限流控制使电源指示灯LED-P会发光,并且电源电路已工作。

2.微处理器电路

该机的微处理器电路通常由微处理器IC1(CF745-04/P)船舶概论外围元件分成。

(1)CPU工作条件电路

插好饮水机的电源线,待电源电路工作后,由其输出的5V电压经C2、C6滤波后,加到微处理器IC1(CF745-04/P)的供电端④、14脚为它供电。IC1得到供电后,它内部的振荡器与15、16脚外接的晶振XT1振荡有一种4MHz的时钟信号。该信号经分频后协调各部位的工作,并作为IC1控制输出特殊压制信号的基准脉冲波源。IC1在额外供电并有一种时钟信号后,它内部设置里的复位电路使存储器、寄存器等电路通过清零复位,待复位已经结束后IC1开始工作。

(2)蜂鸣器电路

该机的蜂鸣器电路由蜂鸣器BE1、BG3、微处理器IC1等所构成。

图4-28家乐仕电脑操纵型饮水机电路

有时候接受操作时,微处理器IC113脚输出的蜂鸣器驱动安装信号限流,BG3倒相可以放大,驱动蜂鸣器BE1鸣声,叮嘱用户饮水机已收到操作信号,并且此次再控制比较有效。

3.加热电路

加热电路的核心元器件是加热器JZ1、温控器WK、微处理器IC1,辅助元件是开关键K3、指示灯。

按开关键K3,被微处理器IC1识别后,IC1从⑩脚输出低电平操纵信号,从②脚输出高电平控制信号。⑩脚输出的低电平控制电压通过R16使加热指示灯LED-J发光,表明该机处于加热状态;②脚输出的高电平控制信号是从R12临时限流使驱动管BG2导通,为继电器JZ1的线圈供电,使它的触点愈合,加热器开始对罐内的水加热。当水烧开后,温控器WK的触点断开,使IC1的①脚键入高电平信号,IC1识别后判断水已煮开,操纵⑩、⑧脚输出高电平电压,操纵②脚输出低电平电压。②脚输出的低电平电压使BG2截止,使JZ1的触点施放,加热器停止下来加热;⑩脚输出高电平后使LED-J燃烧起来;⑧脚输出高电平电压后,限流控制使保温功能指示灯LED-B发光,表明该机再次进入隔温状态。伴随着保温好时间的延长,水的温度慢慢的迅速下降,当温度会下降到一定值后,WK的触点立即愈合,使IC1的①脚电位再度时变低电平,使加热器再一次需要加热。反复重复以内过程,饮水机就可以为用户可以提供一定温度的热水。

4.再涌动电路

保温好期间,若按开再翻腾键K1后,被微处理器IC1识别后,IC1从⑨脚和②脚输出高电平压制信号,②脚输出高电平控制信号时加热器开始加热。⑨脚输出的高电平操纵按照R13使再涌动指示灯LED-B会发光,说该机工作在再涌动状态。再涌动的时间常见为1min,1min后加热器突然停止加热。

5.定时控制电路

该机具有定时功能,若首先按住定时键K2可在2h、4h两个时间段内并且选择,待至少所定的时间后自动关机,使饮水机进入到待机状态状态。

 

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