基于TEC1-12706半导体制冷片的微型“小冰箱”
炎炎夏日,相信大家或多或少都会这样一种经历:上下班或者外出时,走在烈日当空的路上,仿佛整个人都快要被太阳给晒化了,迫不及待想跑进有空调的地方,来瓶冰镇饮料,甚至来点冰镇水果,那种感觉,简直爽歪歪!
作为上班族的我们,每天除了上班,剩下的大部分时间都是回到自己的小窝,尤其是像我这种宅男类型的,下班之后,基本就不出门了。然后就是,吹着空调、喝着冰饮、吃着冰镇水果、看着电视、玩着手机……什么?你想多了,这样的生活也就只能想想罢了!空调不用买么?不耗电么?冰水、冰水果不得先有冰箱么(当然咯,也可以直接外面购买回来,但是,这么热的天,估计没多久就……你懂得……),而且耗电也不少(土豪请靠边站)?!而且,工作随时都有可能变动,作为租房族的我们,可能会时常随着工作的变动而搬家(工作3年以上没搬过家的请举手……),如果置办了太多的电器,到搬家的时候就是个麻烦事了—拆、搬、装,那都是钱啊!可怜我们这种上班族,拿着不高的工资,租着廉价的房子,每个月还有各种开销,七七八八一算下来,每个月工资基本所剩无几,甚至还会出现入不敷出的情况!还敢每天下班回家吹空调?有风扇吹就不错了,冰饮料、冰水果,也只能偶尔吃吃了!
如果我说,我租房的地方,有冰箱(自己买的)、有空调(房东的),那些没有冰箱和空调的会不会想打我?哈哈,其实笔者平时大部分时间也是吹着风扇不敢开空调的,因为,那空调的电费,实在是伤不起啊!冰箱也就只是用来冰一冰水,饮料什么的,不存在的,水果什么的,还是……偶尔会有的……
那么,这么热的天,作为没有冰箱的宅男/宅女们,想喝点冰饮怎么办呢?去楼下买?叫外卖?这个可以有,可是……太阳那么大,不想出门啊!楼层那么高,爬个楼梯简直要了要了老命,外卖小哥也不会把外卖给你送上楼哈,而且,金额较小的单估计还得出配送费!别急!今天笔者就要来教大家DIY一款“冰镇神器”,有了这款“冰镇神器”,妈妈以后再也不用担心我没有冰水喝了,哈哈!
好了,前面跟大家说了这么多废话,该切入正题了!首先,我们来看一下这款“冰镇神器”的主要组成(除了驱动板是笔者自己做的,其他器件基本都是某宝购买现成的):
半导体制冷片TEC1-12706(12V 50~60W)1
12V 10A开关电源或可调电源1
散热片1 + 散热硅脂
散热风扇1
风扇网罩*1
容器
驱动板
NTC温度探头
首先,我们来认识一下半导体制冷片TEC1-12706:
关于半导体制冷片的原理,笔者就不多说了,相信大家随便百度就是一大把!我们这里只需要知道,给制冷片的两根线通12V直流电,他就可以正常工作了,制冷片的其中一面是制冷面,另外一面则是发热面。下面就是笔者所用的这款制冷片TEC1-12706的详细参数:
如果大家有认真了解过制冷片的工作原理的话,应该知道,在制冷片工作的时候,冷面是在制冷,同时热的一面会发热的很厉害,如果我们不加散热措施的话,制冷片很快就会烧坏掉!因此,在我们做这款“冰镇神器”的时候,自然也少不了散热装置!笔者所用到的散热装置就是一个“散热片”+一个“散热风扇”:
当然咯,考虑到风扇有可能会伤人,我们可能还需要加一个防护网罩,那么,加上防护网罩之后,就是这样子的啦(这里笔者偷了下懒,没有自己亲自拍照了,所以从网上找了几张和笔者使用的器件几乎一模一样的效果图,因为笔者感觉他们拍照拍的比我好,哈哈!):
接下来,我们就可以来装制冷片了,在装制冷片的时候,为了让制冷和散热的效果更好,我们需要在制冷片的两个面均匀的涂上一下散热硅脂,另外,在制冷片的周围,还圈上了一层隔热棉:
在涂上了散热硅脂之后,我们就可以让制冷片静静的“躺”进去了,这个操作太简单了,就不多说了,哈哈……
接下来,我们只需要将容器放在制冷片的制冷面上,想个办法让它固定在制冷面上即可,笔者这里是用了一个像铁杯一样的容器,用热熔器将它和隔热棉粘在了一起,从而使得容易可以和制冷片紧紧的贴合在一起(下面这个图是笔者实拍的图哈,绝非盗图,是不是拍的比较丑,哈哈!):
这里笔者想说一下,本来准备了一个铁质的容器,也准备了散热硅脂,但是下班的时候忘记带回来了,但是,即使缺少这些,也挡不住笔者强悍的动手能力,这不,找到了一个塑料的碗(笔者老婆买的海藻面膜里自带的碗,笔者偷偷拿了一个来用,希望不会挨打,哈哈……),然后用热熔胶粘在了制冷片上面,这样,虽然效果差了一点,但是,还是能凑合着用,毕竟,笔者不是真的要给大家准备一杯冰饮,只是在这里给大家介绍这个技能,算是一种思路吧,最终要发挥这个冰镇神器的最大威力,还是的好好下一番功夫的哈。
供电部分,笔者采用的是一款输出0-30V/0-10A的可调电源,这可是工程师必备的神器哈,有了它,在调试板子的时候,可是带来了很大的方便!
驱动板的话,还是笔者之前在DIY温湿度计的时候所使用的那块板子,如果没有看过的小伙伴们,可以点击链接直接跳转:https://www.icxbk.com/article/detail?aid=819。
关于这款驱动板的原理,其实也很简单,笔者也不啰嗦太多,就贴一下关键部分的驱动原理图吧,OLED显示部分用的标准的IIC接口的OLED,所以也不需要多说什么了:
接下来就是软件部分了,软件部分控制制冷片制冷和风扇的启动,其实很简单,就是两个普通的IO口输出控制,输出模式设置成“推挽输出即可”:
NTC温度采集部分的话,就是普通的AD采集,然后根据厂家提供的NTC温度表,将表的温度值转换成对应的AD值,然后通过查表法,从而得到对应的温度值:
这里笔者顺便提一下根据厂家提供的温度表转换成对应AD值的简单的算法:
当然咯,大家在计算AD值的时候,还是要根据自己的实际电路来计算,而不是盲目的照搬公式。
最后,给大家来看一下效果,下面这张图是刚开始启动制冷片时的温度,可以看到此时容器中水的温度是27℃(由于这几天台风,降了点温,所以室内温度并不是特别高):
等待了几分钟,容器中的水温开始慢慢降下来了,我们可以看到温度变成了24℃了:
虽然几分钟时间,才降了3度左右,但是,还是跟笔者的装置有关,一个是笔者没有用导热硅脂均匀涂抹在制冷面上,还有一个就是用的塑料容器,如果换成金属容器,效果会更好一些。当然咯,如果要真的达到冰镇饮料的程序,可能还需要进一步改善,比如,应该把容器周围用隔热材料包起来;将容器密封起来,也可以减少容器内液体与空气的冷交换;另外,还可以采用更多的制冷片,以便可以更加快速制冷(当然咯,增加制冷片的话,电源功率也要求更大!);还有就是改进制冷片热面的散热措施,提高散热性能,从而可能将制冷面的温度降到更低。以上这些改进措施,就留给感兴趣的小伙伴们自己动手去实现啦,笔者就不再赘述了,毕竟,笔者带给大家的只是一个思路,只能最终能达到什么效果,就看各位大神各显神通了。
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