Питание Пельтье с помощью солнечных батарей

Question

Питание Пельтье с помощью солнечных батарей

arduino-nano solar peltier

Я новичок в электронике и пытаюсь сделать портативный кондиционер с охлаждающей подставкой Пельтье (12 В). Я планирую использовать солнечную панель для питания Пельтье и с нетерпением жду вашего экспертного мнения ниже; - Это возможно? -Какие характеристики я должен учитывать перед покупкой солнечной панели? - Каков вес солнечной панели? - Могу ли я управлять Пельтье через Arduino, используя солнечную панель в качестве источника питания (без использования батарей для питания Arduino и Пельтье). Моя идея состоит в том, чтобы управлять кулером Пельтье через Arduino с помощью приложения для телефона. Мне очень жаль, если эти вопросы являются базовыми, но ваше руководство будет очень полезно как для меня, так и для других новичков, таких как я.

@Indee, 👍0

Обсуждение

Если вы не хотите использовать батареи, а хотите иметь прямую связь между солнечным излучением и эффектом Пельтье, для чего нужна ардуино?, @DataFiddler

Ограничьте ток в зависимости от температуры в кулере, это будет более эффективно. Вам не нужно использовать 12 В, идите ниже. DS18B20 — хороший вариант, если у вас цифровое устройство, в противном случае подумайте о диэлектрическом переключателе температуры., @user2497

@ user2497, Спасибо за предложение, и я смогу добиться требуемого максимального уровня охлаждения даже при 6В. Интересная идея контролировать уровень охлаждения Пельтье с помощью датчика температуры. Я обязательно попробую это., @Indee

@Indee LDR и потенциометр вместе с P-FET должны составить достойную схему драйвера., @user2497

2 ответа

Лучший ответ:

▲ 1

Первое решение – определить тепловую нагрузку на помещение. Сколько БТЕ/час вам нужно удалить, чтобы поддерживать желаемую температуру. Затем выясните, насколько большой / сколько элементов Пельтье вам нужно, чтобы отвести столько тепла. Нужна ли вам какая-то резервная мощность на случай непредвиденных обстоятельств или более высокая внутренняя температура иногда допустима? Затем вам нужен бюджет мощности — сколько энергии потребуется для отвода такого количества тепла с помощью панелей Пельтье. Сколько фотоэлектрической площади вам потребуется, чтобы обеспечить эту мощность? Если вам нужно охлаждение, когда солнце не светит, ваш бюджет мощности должен включать 24-часовой спрос и прерывистую подачу, возможно, опять же с некоторым запасом. Аккумуляторы энергии — батареи или электросеть — будут обязательным условием, чтобы соответствовать этим двум требованиям. Это же хранилище может питать ваш Arduino. Бюджет мощности Arduino будет мизерным по сравнению с остальной частью установки, и вы можете полностью его игнорировать. Нужно ли также питать внутреннюю сеть, которая соединяет Arduino с Интернетом? Подумайте об этом. К этому моменту у вас будут ответы на большинство ваших вопросов. Просто предупреждение: охладитель пива на Пельтье вполне выполним. Кондиционер для всего дома может быть выполнимым, но непрактичным - вам, вероятно, не понравятся цифры! Я предполагаю, что ваш проект находится где-то между ними.

30 окт 19, @JRobert

Ну, да. Если вам нужно решить реальную проблему охлаждения, это действительно правильный путь. (проголосовали.) НО БТЕ? Действительно?!?, @Duncan C

@JRobert: Большое спасибо за ваш ответ. Мой проект ближе к «пивному охладителю Пельтье», поскольку я планирую разработать охладитель Пельтье для охлаждения продуктов питания и напитков во время путешествий в условиях жаркого климата. Похоже, что резервирование энергии является важным аспектом, который мне необходимо учитывать., @Indee

@*Duncan C* · Accepted Answer · 2019-10-29 13:03-00:00

Микроконтроллеру, такому как Arduino, нужен постоянный источник регулируемого напряжения 5 В (или 3,3 В для некоторых моделей). Напряжение солнечной панели меняется в зависимости от количества света, и в условиях низкой освещенности мощности будет недостаточно. для запуска Arduino.

Короткий ответ: нет, вы не сможете надежно запустить Arduino от солнечной панели без батареи. Вам, вероятно, понадобится аккумулятор и повышающий/понижающий стабилизатор напряжения, который может преобразовывать широкий диапазон напряжений в 5 В, необходимые Arduino.

Для чего вам нужна Arduino? Регулировка температуры? Возможно, вам лучше использовать биметаллический термостат, который будет включать и выключать питание пэда Пельтье без использования электроники.

Что касается запуска охлаждающей подставки с переходом Пельтье от солнечной панели, это должно сработать. Это будет зависеть от характеристик блока Пельтье и панели. Опять же, вы, вероятно, получите максимальное охлаждение, если будете использовать понижающий/повышающий регулятор напряжения для преобразования переменного выхода вашей солнечной панели в постоянное напряжение 12 В. Вам понадобится достаточно большая солнечная панель, чтобы обеспечить ток, который нужен вашей подушке Пельтье.

Однако все разговоры об элементах Пельтье и солнечных панелях не относятся к Arduino.

Изменить:

Исследуйте солнечные зарядные устройства для аккумуляторов 12 В. Купите солнечную панель, предназначенную для зарядки аккумулятора 12 В. Убедитесь, что вы выбрали солнечную панель, которая выдает достаточный ток, чтобы панель Пельтье работала на полную мощность, когда она находится на солнце. В идеале выберите солнечную панель, которая обеспечивает в несколько раз больший ток, чем необходимо для работы площадки Пельтье. Таким образом, солнечная панель будет заряжать батарею И запускать панель Пельтье, когда светит солнце, а когда солнце скрывается за облаками или ночью, панель Пельтье будет продолжать работать от батареи.

Начните с этого. Купите понижающий/повышающий блок питания, который может преобразовывать широкий диапазон напряжений в 5 В. Используйте его для питания Arduino.

Купите цифровой термометр (например, DHT11). Следуйте инструкциям, чтобы подключить его к Arduino, и напишите скетч, измеряющий температуру объекта, который вы пытаетесь охладить.

Купите мощный MOSFET-транзистор, который работает от логического сигнала 5 В. Вот, например: https://www.sparkfun.com/products/10213

Подключите полевой МОП-транзистор так, чтобы логический сигнал с одного из цифровых контактов на Arduino был подключен к затвору МОП-транзистора, и он включал и выключал питание на контактной площадке Пельтье. (Схему подключения можно найти в Интернете.)

Напишите скетч, который измеряет температуру с помощью цифрового термометра каждые несколько секунд и включает питание полевого МОП-транзистора, если температура поднимается выше порогового значения, и выключает его, если она падает ниже более низкой температуры. (Скажем, он включает полевой МОП-транзистор, когда температура поднимается выше 24°C, и выключает полевой МОП-транзистор, когда температура падает до 20°C. (Это действительно простой код для написания.)

Обратите внимание, что если уровень заряда батареи станет слишком низким, он не сможет обеспечить достаточное питание регулятора напряжения, питающего Arduino, и он выключится. Это приведет к отключению элемента Пельтье. Как только солнечная панель достаточно зарядит батарею, регулятор напряжения снова начнет подавать 5 В на Arduino, он перезапустится, ваш скетч запустится, и цикл продолжится. Когда у батареи едва хватает энергии для питания Arduino, она может перезапустить Arduino, попытаться включить контактную площадку Пельтье и тут же снова разряжаться каждые несколько секунд. Это было бы плохо и создало бы большую нагрузку на всю электронику.

Возможно, вы захотите добавить датчик напряжения¹ к аккумулятору и заставить Arduino измерять напряжение аккумулятора, а не пытаться запитать контактную площадку Пельтье до тех пор, пока аккумулятор не будет достаточно заряжен. Вместо этого он будет следить за уровнем заряда батареи и ждать, пока в батарее не накопится достаточно энергии для запуска площадки Пельтье. Вы также можете заставить Arduino определять, что уровень заряда батареи становится низким, и отключать датчик Пельтье до того, как он станет слишком низким.

Хорошим выбором будет свинцово-кислотная батарея, поскольку она дешева, обладает большой мощностью и легко оценить оставшуюся мощность исправной свинцово-кислотной батареи по выходному напряжению.

Если вы действительно используете свинцово-кислотную батарею, важно добавить датчик уровня заряда батареи и сделать так, чтобы ваш скетч не разряжал батарею слишком низко. Свинцово-кислотные аккумуляторы повреждаются, если их слишком сильно разряжать.

Редактировать №2:

В комментарии к другому ответу вы сказали, что хотите обеспечить небольшое охлаждение во время путешествия в жарком климате: тот факт, что вы пытаетесь справиться с путешествием, создает некоторые интересные проблемы и, возможно, некоторые возможности. Если вы путешествуете в легковом автомобиле или грузовике, вы можете подключить питание 12 В, которое почти всегда доступно в автомобиле. Если у вас нет внешнего источника энергии, то смещение и поворот, которые вы, вероятно, испытаете во время путешествия, значительно снизят эффективность вашей солнечной панели. Они дают максимальную мощность только тогда, когда панель расположена прямо перпендикулярно (или "нормально") к солнцу. Поскольку угол наклона панели к солнцу смещается от идеального угла, выходная мощность вашей панели значительно падает.

¹ Датчик напряжения может быть таким же простым, как делитель напряжения, который снижает входное напряжение с максимального значения чуть менее 14 В до 5 В, подаваемого на аналоговый вход Arudino. Однако перед измерением уровня заряда батареи вам может потребоваться отключить вход солнечной панели, поскольку на входе солнечной панели напряжение батареи будет казаться выше, чем оно есть на самом деле. Также обратите внимание, что ваши оценки уровня заряда батареи будут грубыми, поскольку вам действительно следует дать свинцово-кислотной батарее отдохнуть без входа и выхода в течение нескольких минут, прежде чем проводить измерения, чтобы получить точные показания.