Podłączenie i wykorzystanie ogniwa Peltiera

W artykule zostanie przedstawione wykorzystanie ogniwa Peltiera wraz z chłodzeniem. Chłodzenie składa się z mikro pompy próżniowej i radiatora wodnego. Monitorowana jest również temperatura ogniwa oraz radiatora czujnikami temperatury LM35DZ, co pozwala na wyłączenie ogniwa, kiedy radiator jest zbyt gorący. Pompa i ogniwo będą obsługiwane przez przekaźniki.

Spis treści

• Krótki opis
• Specyfikacja
• Montaż chłodzenia
• Podłączenie
• Zaprogramowanie
• Pliki do pobrania

Krótki opis

Ogniwo chłodnicze które  stosowane są np. w przenośnych lodówkach . Zasilane jest napięciem do 12 V, pobiera do 5 A prądu. Wymiary płytki to 40 x 40 x 3,3 mm.

Specyfikacja

• Napięcie zasilania: od 0 do 15,5 V (nominalne 12 V)
• Moc odprowadzania ciepła: do 50 W
• Pobór prądu: maks 15 A
• Długość przewodów: ok 15 cm
• Temperatura pracy: od -55 °C do 83 °C
• Wymiary: 40 x 40 x 3,3 mm

Montaż chłodzenia

Do montażu chłodzenia będziemy potrzebować pompy, radiatora wodnego, trzech rurek o średnicy ∼8 mm dowolnej długości. Do pompy wtykamy dwie rurki jedną montujemy do radiatora, a drugą do naczynia z wodą. Następnie wtykamy do radiatora rurkę i dajemy ją do tego samego naczynia. Na radiator najlepiej nałożyć pastę termoprzewodzącą. Montujemy ogniwo napisem do góry, to tam powinna być strona zimna. Teraz możemy przymocować również na pastę lub taśmą izolacyjną czujniki temperatury. jeden montujemy na górze, a drugi na spodzie radiatora.

Podłączenie

Podłączenie wszystkiego odbędzie się w kolejności:

• Zasilanie i uziemienie do płytki stykowej
• Zasilanie 12V
• Czujniki do Arduino
• Przekaźniki do Arduino
• Pompa do przekaźników
• Ogniwo do przekaźników
• Zasilanie do przekaźników

Zasilanie i uziemienie do płytki stykowej

Wyprowadzamy GND z arduino i wtykamy do naszej płytki stykowej, tak samo robimy z zasilaniem 5V.

Zasilanie 12V

Będziemy potrzebować zasilacza 12V 6A do zasilenia pompy oraz ogniwa. Z zasilacza “+” wtykamy do szybko złączki trzy pinowej, to samo robimy z “-“, tylko z użyciem drugiej szybko złączki .

Podłączenie czujników do Arduino

Schemat czujnika wygląda tak jak poniżej

Podłączamy damsko-męskimi przewodami do płytyki stykowej odpowiednio VCC (zasilanie) i GND (uziemienie). DATA jednego czujnika podłączamy do pinu A6 i drugi do A7.

Podłączenie przekaźników do Arduino

Zaczniemy od zasilania, VCC wpinamy do wcześniej przygotowanej płytki stykowej, tam gdzie mamy 5V, a GND do uziemienia na płytce. Następnie pin IN1 do arduino A0 i IN2 do A1.

Podłączenie pompy do przekaźników

Do pompy lutujemy przewody, tam gdzie czerwona kropka będzie plus, a na przeciwko minus. Kabel podłączony do plusa montujemy do NC1, a uziemienie do szybko złączki, którą wcześniej przygotowaliśmy.

Podłączenie ogniwa do przekaźników

Przewody ogniwa możemy przedłużyć albo wykorzystać te które są już zamontowane. Czerwony wpinamy do NC2, a czarny do szybko złączki z uziemieniem, tak samo jak w wypadku pompy.

Podłączenie zasilania do przekaźników

Do wcześniej przygotowanej szybko złączki z plusem, podłączamy dwa kable i doprowadzamy je do przekaźników, jeden wtykamy do COM1, a drugi do COM2.

Zaprogramowanie

Skoro cały nasz układ mamy już podłączony, możemy przejść do zaprogramowania go.

Zaczniemy od zdefiniowania podłączonych pinów, zadeklarowania zmiennej i ustawienia potrzebnych opcji w funkcji setup.

#define IN1 A0
#define IN2 A1
#define TEMP1 A6
#define TEMP2 A7

String komenda;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(IN1, OUTPUT);//ustawiamy IN1 jako wyjście
  pinMode(IN2, OUTPUT);//ustawiamy IN2 jako wyjście
  digitalWrite(IN1, HIGH);//wyłączenie przekaźnika
  digitalWrite(IN2, HIGH);//wyłączenie przekaźnika
}

W funkcji loop zaczniemy od komendy ON, która pozwoli uruchomić cały układ. Wyłączyć go można włączając ponownie monitor portu szeregowego lub przyciskiem reset na arduino. Temperaturę możemy monitorować w monitorze portu szeregowego oraz możemy zmienić granicę wyłączenia ogniwa Paltiera. Wystarczy zmienić “if(temperature<40)” 40 na liczbę 50 i wtedy jeżeli radiator osiągnie 50 stopni ogniwo się wyłączy.

  komenda = Serial.readStringUntil('\n');//wczytanie komendy z monitora portu szeregowego
  while (komenda == "ON")//jeżeli komenda to ON
  {
    digitalWrite(IN1, LOW);//włączenie przekaźnik odpowiedzialnego za pompę

    int sensorValue = analogRead(TEMP1);//wczytanie temperatury z czujnika pierwszego
    float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);//zyskujemy napięcie
    float temperature = voltage * 100;//napięcie mnożymy razy 100 i otrzymujemy temperaturę
    Serial.println("------------");
    Serial.println("Czujnik dol");
    Serial.println(temperature);//wyświetl temperaturę z dolnego czujnika
    Serial.println();

    if(temperature<40)//jeżeli temperatura jest niższa od 40 stopni włącz przekaźnik odpowiedzialny za ogniwo
    {
      digitalWrite(IN2, LOW);
    }
    else//w przeciwnym wypadku wyłącz ogniwo
    {
      digitalWrite(IN2, HIGH);
    }

    sensorValue = analogRead(TEMP2);//wczytaj temperaturę z drugiego czujnika
    voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0);
    temperature = voltage * 100;
    Serial.println("Czujnik gora");
    Serial.println(temperature);//wyświetl temperaturę z drugiego czujnika
    
    delay(1000);
  }
}

Po wgraniu skopiowaniu kodu, możemy go wgrać. Po wgraniu, wystarczy wpisać “ON” w monitorze portu szeregowego i wszystko powinno się uruchomić.

Pliki do pobrania