Nositelné vodní chlazení: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Někteří z vás si možná pamatují můj 5minutový USB zápěstní chladič, projekt sloužící k ochlazení mého těla, aniž bych se musel potit. Temnější stránkou věci bylo, že to trvalo jen asi 5 minut. Díky sponzorství od DFRobot jsem mohl tuto dobu prodloužit na zhruba tři hodiny a ochladit víc než jen levé zápěstí.

Tento projekt použil k ochlazení vody v hliníkovém bloku pomocí Peltierova modulu a PC ventilátoru a poté ji pomocí stejnosměrné pumpy protlačil do potrubí. Jsou napájeny dobíjecími li-ion bateriemi, které lze nabíjet pomocí solárního panelu umístěného vzadu. Hadice kapalného chladicího oblečení je určena k nošení pod přiléhavou košili, aby se maximalizoval kontakt s pokožkou. Pomocí Dfrduina jsem dokonce přidal automatický regulátor teploty, který k aktivaci nositelného zařízení používá DHT22.

Obrázky, na kterých ji brzy budu mít (verze 2), ale prozatím začněme!

Krok 1: Nástroje a materiály

K tomuto projektu budete potřebovat (všechny se automaticky otevřou na nových kartách):

Boost Converter

DFRduino Uno Rev3

Vodní čerpadlo 12VDC

Regulátor solárního nabíjení slunečnice 12V DC

Inteligentní multifunkční nabíječka

Sada ventilátoru Peltier

Vinylové trubky 5/16"

Propojovací vodiče (pro testování)

Breadboard (pro testování)

Li-ion baterie

Power banka Baterie

Multimetr

Snímač teploty a vlhkosti DHT-22

5 W solární panel

Krok 2: Sestavení chladicího zařízení

Nejprve zakryjte hliníkový chladicí blok tepelnými podložkami, tepelnou pastou nebo tepelným mazivem. Nedávejte příliš mnoho, protože to bude bránit procesu přenosu tepla. Nyní na něj nalepte modul Peltier tak, aby strana s popisem nebyla otočena k vám.

Za druhé, zkontrolujte, zda funguje kombinace chladiče a ventilátoru. Našroubujte ventilátor na chladič a zapněte jej. Spodní část chladiče by měla být o něco chladnější než okolní prostředí, ale ne příliš, protože ventilátor právě fouká vzduch. Pokud to funguje, přejděte k dalšímu kroku.

Nakonec potřete druhou stranu Peltieru a přilepte na chladič. Nyní váš hliníkový blok ochladí vodu, která jím protéká, a ventilátor připojený k Peltieru vás zbaví přebytečného tepla. Použil jsem nějakou lepicí pásku k vytvoření silnějšího mechanického spojení, ale to není nutné. Nyní jsme připraveni jej pomocí hadičky připojit k čerpadlu a nádrži. Připojte dva vodiče k jednomu, abyste usnadnili zapojení. Jedná se o vysokonapěťové součásti pro kreslení 12 V, takže nezapomeňte použít velký měřič drátu.

Krok 3: Čerpadla a instalatérské práce

Elektronika čerpadla

Čerpadlo je dodáváno se standardní zástrčkou s odkrytými vodiči na konci. Tyto vodiče připájejte na zesilovač, protože naše výchozí napětí 5 voltů to nepřeruší. Pomocí posilovače získáme 11 V DC z našich baterií. Na druhé straně připájejte kabel USB. Potenciometrem nastavte výstupní napětí na přibližně 11 voltů. Čerpadlo má rychlost 6v-12v, ale rozhodl jsem se zůstat v bezpečí s 11 a také příliš nezatěžovat převodník boostu, protože nemá žádný další chladič. Otestujte svou elektroniku připojením čerpadla a ponořením do vody. Mělo by být zapnuto.

Tank a potrubí

K uložení vody do systému jsem použil 2 "hliníkovou plechovku. Zkoušel jsem použít 2" PVC trubku, ale byla příliš silná na to, aby se do ní čerpadlo vešlo, takže jsem musel čerpadlo buď zapilovat, nebo oholit vnitřek celého Plastová trubka. V další verzi aktualizuji projekt na PVC. Připojte k němu hadičku dodanou s pumpou a poté k hliníkovému bloku. Pomocí některé z vinylových hadiček připojte druhou stranu hliníkového chladicího bloku a přilepte ji na vnitřní stranu nádrže na vodu (v tomto případě hliníková plechovka). Jakmile to provedete, otestujte své čerpadlo uvnitř nádrže naplněním a zapnutím. Je také důležité provést kontrolu těsnosti.

Krok 4: Chlazení, kód a obvody

Chlazení

Pomocí Dfrduino budete muset nastavit minimální teplotní index pro aktivaci kombinace Peltier a ventilátoru. Uděláme to pomocí levného, ale spolehlivého snímače teploty a vlhkosti DHT22. Pro datový kabel použiji analogový kolík 0, ale pokud chcete, můžete použít jiný. Připojte VCC a GND k jejich příslušným bodům na Dfrduino. To nám poskytne informace, ale nic neudělá samo. Abychom skutečně zapnuli (a vypnuli) chladicí zařízení, které jsme postavili, musíme nastavit relé pro elektromechanické zapínání a vypínání napájení. Mám pouze relé 12 V a výstup Arduinos max. 5 V, takže používám zesilovač pro zvýšení napětí z 5 V na 12 V, aby se aktivoval.

Obvod

Výše uvedený obvod je napájen sluneční energií pomocí solárního ovladače DFRobot Sunflower. Odebírá vstup z mého 12v (5W) fotovoltaického panelu a reguluje jej na použitelné napětí a proud. Inteligentní multifunkční nabíječka také od DFRobot používá k nabíjení baterií zobrazených na obrázku, ale slouží také jako powerbanka, která poskytuje energii pro fungování chladicího zařízení.

Kód

Odkaz na kód pro spouštění teplotního indexu.

Zkopírujte a vložte kód do svého Dfrduina, aby se ventilátor (a potažmo modul Peltier) zapnul, pokud je dostatečně horký.

Krok 5: Jak to funguje

Stejně jako v mých ostatních Peltierových sestavách získává termoelektrický chladič nastavené napětí (v tomto případě 12 voltů) a čerpá teplo z jedné strany modulu na druhou. To drasticky ochladí jednu stranu keramického čtverce a ohřeje druhou stranu. Abychom zabránili poškození naší součásti zpětným šířením tepla, musíme použít aktivní chlazení ve formě velkého chladiče a ventilátoru. Tento projekt využívá chladnou stranu k odebírání tepla z vody procházející hliníkovým blokem a poté využívá stejnosměrné čerpadlo, které ji pomocí vinylových hadic protlačí do celého těla uživatele. Pro zvýšení kontaktu s pokožkou se přes ni obléká těsná košile.

Aby se ušetřilo trochu energie z energeticky nejnáročnějších částí, ventilátor a Peltier se vypnou, pokud se příliš ochladí (například jdete dovnitř). Dfrduino je připojen k posilovacímu měniči pro zapnutí relé a napájení chladicí sestavy pouze tehdy, pokud to vyžadují data ze snímače teploty a vlhkosti DHT22.

Krok 6: Zvláštní poděkování DFRobot

Byl to docela velký projekt, takže jsem rád, že nás sponzoroval DFRobot. Skvělá kvalita zboží a rychlé dodání jako vždy. Podívejte se na jejich obchod zde.