Chłodzenie wodą do noszenia: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Niektórzy z was mogą pamiętać mój 5 Minute USB Wrist Cooler, projekt służący do schłodzenia mojego ciała bez konieczności pocenia się. Minusem tego było to, że trwało to tylko około 5 minut. Dzięki sponsoringowi firmy DFRobot udało mi się wydłużyć ten czas do około trzech godzin i ochłodzić nie tylko lewy nadgarstek.

W tym projekcie użyto wody chłodzącej w aluminiowym bloku za pomocą modułu Peltiera i wentylatora PC, a następnie przepychano ją przez kilka rurek za pomocą pompy prądu stałego. Są one zasilane akumulatorami litowo-jonowymi, które można ładować za pomocą zamontowanego z tyłu panelu słonecznego. Wężyk urządzenia Liquid Cooling Wearable jest przeznaczony do noszenia pod obcisłym podkoszulkiem, aby zmaksymalizować kontakt ze skórą. Używając Dfrduino, dodałem nawet automatyczny regulator temperatury, który używa DHT22 do aktywacji urządzenia do noszenia.

Zdjęcia ze mną w nim już wkrótce (wersja 2), ale na razie zaczynajmy!

Krok 1: Narzędzia i materiały

Do tego projektu będziesz potrzebować (wszystkie automatycznie otwierają się w nowych kartach):

Wzmacniacz

DFRduino Uno Rev3

Pompa wodna 12VDC

Kontroler ładowania słonecznego słonecznika 12VDC

Inteligentna ładowarka wielofunkcyjna

Zestaw wentylatora Peltiera

Rurki winylowe 5/16"

Zworki (do testowania)

Deska do krojenia chleba (do testowania)

Baterie litowo-jonowe

Bateria banku mocy

Multimetr

Czujnik temperatury i wilgotności DHT-22

5 watowy panel słoneczny

Krok 2: Montaż urządzenia chłodzącego

Najpierw pokryj aluminiowy blok chłodzący podkładkami termicznymi, pastą termoprzewodzącą lub pastą termoprzewodzącą. Nie wkładaj zbyt dużo, ponieważ utrudni to proces wymiany ciepła. Teraz przyklej na nim moduł Peltiera, tak aby oznaczona strona nie była skierowana w Twoją stronę.

Po drugie, upewnij się, że połączenie radiatora i wentylatora działa. Przykręć wentylator do radiatora i włącz go. Dolna część radiatora powinna być nieco chłodniejsza niż otoczenie, ale nie za bardzo, ponieważ wentylator po prostu dmucha teraz powietrzem. Jeśli to działa, przejdź do następnego kroku.

Na koniec pokryj drugą stronę Peltiera i przyklej go do radiatora. Teraz Twój aluminiowy blok ochłodzi przepływającą przez niego wodę, a wentylator dołączony do Peltiera pozbędzie się nadmiaru ciepła. Użyłem taśmy klejącej, aby uzyskać silniejsze wiązanie mechaniczne, ale to nie jest konieczne. Teraz jesteśmy gotowi, aby podłączyć go do pompy i zbiornika za pomocą naszych przewodów. Połącz dwa przewody w jeden, aby ułatwić okablowanie. Są to elementy ciągnące o napięciu 12 V, więc należy użyć dużego przekroju drutu.

Krok 3: Pompy i hydraulika

Elektronika pompy

Do pompy dołączona jest standardowa wtyczka z odsłoniętymi przewodami na końcu. Przylutuj te przewody do konwertera doładowania, ponieważ nasze domyślne napięcie 5 woltów go nie przetnie. Użyjemy wzmacniacza, aby uzyskać 11 V DC z naszych akumulatorów. Z drugiej strony przylutuj kabel USB. Za pomocą potencjometru ustaw napięcie wyjściowe na około 11 woltów. Pompa ma szybkość 6v-12v, ale postanowiłem zachować bezpieczeństwo przy 11, a także nie obciążać zbytnio konwertera doładowania, ponieważ nie ma dodatkowego radiatora. Przetestuj swoją elektronikę, podłączając pompę i zanurzając ją w wodzie. Powinno być włączone.

Zbiornik i przewody

Do przechowywania wody do systemu użyłem 2" aluminiowej puszki. Próbowałem użyć 2" rury PCV, ale była zbyt gruba, aby zmieściła się pompa, co wymagało albo piłowania pompy, albo ogolenia wnętrza całości Rury PCV. Zaktualizuję projekt do PVC w następnej wersji. Podłącz do niego rurkę dostarczoną z pompą, a następnie do aluminiowego bloku. Używając części winylowych rurek, połącz drugą stronę aluminiowego bloku chłodzącego i przyklej go do wnętrza zbiornika na wodę (w tym przypadku aluminiowej puszki). Po wykonaniu tej czynności przetestuj pompę w zbiorniku, napełniając ją i włączając. Ważne jest również, aby to zrobić, aby sprawdzić, czy nie ma wycieków.

Krok 4: Chłodzenie, kod i obwody

Chłodzenie

Korzystając z Dfrduino, musisz ustawić minimalny wskaźnik temperatury, aby aktywować kombinację chłodzenia Peltiera i wentylatora. Zrobimy to za pomocą niedrogiego, ale niezawodnego czujnika temperatury i wilgotności DHT22. Będę używał analogowego pinu 0 dla przewodu danych, ale możesz użyć innego, jeśli chcesz. Podłącz VCC i GND do odpowiednich punktów na Dfrduino. To da nam informacje, ale samo z siebie nic nie zrobi. Aby faktycznie włączyć (i wyłączyć) zbudowane przez nas urządzenie chłodzące, musimy skonfigurować przekaźnik, który elektromechanicznie włącza i wyłącza zasilanie. Mam tylko przekaźniki 12 V, a Arduinos wyprowadza maksymalnie 5 V, więc używam konwertera doładowania, aby zwiększyć napięcie z 5 V do 12 V, aby go aktywować.

Obwody

Wspomniany obwód jest zasilany energią słoneczną za pomocą Sunflower Solar Controller firmy DFRobot. Pobiera dane wejściowe z mojego panelu fotowoltaicznego 12 V (5 W) i reguluje je na użyteczne napięcie i prąd. Inteligentna ładowarka wielofunkcyjna również firmy DFRobot wykorzystuje to do ładowania akumulatorów pokazanych na obrazku, ale może również służyć jako powerbank, aby zapewnić energię do działania urządzenia chłodzącego.

Kod

Link do kodu wyzwalacza indeksu temperatury.

Skopiuj i wklej kod do swojego Dfrduino, aby wentylator (i rozszerzenie modułu Peltiera) włączył się, jeśli jest wystarczająco gorący.

Krok 5: Jak to działa

Podobnie jak w innych moich kompilacjach Peltiera, chłodnica termoelektryczna dostaje ustawione napięcie (w tym przypadku 12 V) i pompuje ciepło z jednej strony modułu na drugą. To drastycznie chłodzi jedną stronę kwadratu ceramicznego i ogrzewa drugą stronę. Aby zapobiec uszkodzeniu naszego komponentu przez wsteczną propagację ciepła, musimy zastosować aktywne chłodzenie w postaci dużego radiatora i wentylatora. Ten projekt wykorzystuje chłodną stronę do usuwania ciepła z wody przepływającej przez aluminiowy blok, a następnie wykorzystuje pompę prądu stałego, aby przepchnąć to przez ciało użytkownika za pomocą winylowych rurek. Aby zwiększyć kontakt ze skórą, zakłada się na nią obcisłą koszulę.

Aby zaoszczędzić trochę energii z najbardziej energochłonnych części, wentylator i Peltier są wyłączane, gdy robi się zbyt zimno (na przykład wchodzisz do domu). Dfrduino jest podłączony do konwertera doładowania, aby włączyć przekaźnik i zasilić zespół chłodzący wtedy i tylko wtedy, gdy uzasadniają to dane z czujnika temperatury i wilgotności DHT22.

Krok 6: Specjalne podziękowania dla DFRobot

To był dość duży projekt, więc cieszę się, że zostałem sponsorowany przez DFRobot. Świetna jakość produktu i szybka wysyłka jak zawsze. Sprawdź ich sklep tutaj.