Draagbare, compacte en verstelbare Thermo-elektrische noodgenerator.
Achtergrond:
De reden voor dit project was een probleem die ik heb op te lossen. Ik doe soms enkele dagen van wandelen/backpacking in het wild en ik breng altijd een smartphone met GPS en misschien andere elektronica. Zij elektriciteit nodig hebben en ik heb gebruikt reserve batterijen en zonne-opladers om hen te houden lopen. De zon in Zweden is niet zeer betrouwbaar. Wanneer je het nodig hebt als de meeste it´s regende of andere omstandigheden die het onmogelijk maakt om te belasten met zonnepanelen. Zelfs wanneer it´s duidelijk weer het gewoon te lang duren om te laden. Batterijen zijn goed, maar zwaar. Ik heb gekeken naar alternatieven, maar ze zijn erg duur of te groot.
Een ding dat ik altijd brengen met mij al een wandel is brand in enige vorm, meestal een alcohol of gasbrander. Zo niet dat, dan ten minste een brand staal te maken van mijn eigen vuur. Met dat in gedachten, zat ik vast door het idee van de productie van elektriciteit uit warmte. Ik weet het, het rendement is zeer slecht, maar het is in ieder geval mogelijk! Dus, met inspiratie uit mijn vorige project (Thermoelectric-Fan-Driven-by-a-Candle) heb ik besloten om mijn eigen Thermo-elektrische lader. Er zijn soortgelijke projecten beschikbaar, maar niet die voldoen aan mijn eisen (wat ik kon vinden).
Concept:
I´m met behulp van een thermoelectic module, ook peltier element, TEC of TEG genoemd. Hebt u een warme kant en een koude. Het temperatuurverschil in de module zullen beginnen met het produceren van elektriciteit. Het fysieke concept wanneer u deze als een generator gebruikt heeft het het Seebeck-effect genoemd. Thermoelectic modules worden voornamelijk gebruikt voor het tegenovergestelde effect, het Peltier effect. Vervolgens u een elektrische lading van toepassing en zal dwingen een warmte-overdracht van de ene kant naar de andere. Vaak gebruikt in kleinere koelkasten en koelers. Lees meer over ik hier:
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect
Mijn eisen:
- Zo klein, licht en draagbaar als mogelijk
- Robuuste
- Voltages regelbaar (wilt gebruiken met een breed scala van producten)
- Ten minste 5V / 0.2a (1W) in rekening te brengen indien mogelijk een iPhone 4s, 2W
- Compatibel met alcohol/gasbrander, kampvuur en kaarsen
Oplossing:
Met veel testen en experimenteren kom ik tot de conclusie die ik had behoefte aan een krachtige TEG-module. Ik heb vroeger een goedkope TEC-module (8€) maar het enige produceren over 0.5W en te lage spanning en max temperatuur. Ik kon aantal van hen gebruiken zal maar het een ingewikkelder en warmte beperkt bouw. Ik vond een 40x40mm TEG die produceren 5.9W (4.2V/1.4A) op 180ºC verschil. Het heeft een maximale operationele temp van 350ºC (180ºC koude kant), dat zou voldoende moeten zijn. It´s vrij duur echter ongeveer 50€, maar dat is nog steeds goedkoper dan de meeste zonne-opladers en veel goedkoper dan andere commerciële Thermo-elektrische laders vond ik.
Vervoer weg alle warmte en afkoelen met lucht moet u meestal een grote warmte-wastafel. Zoals mijn bouw moeten compact en licht gewicht, was ik daardoor beperkt tot zeer kleine koellichamen. Ik besloot vervolgens koelen de bouw met een motor/ventilator te "staal" een kleine hoeveelheid elektriciteit. Dat zou resulteren in minder opladen energie maar dat was het enige wat dat ik bedenken kon om de grootte van (en niet met behulp van water koeling) te houden. Als het warmer, het produceren meer elektriciteit en ook meer koelvermogen van de ventilator. Als u wilt blokkeren van warmte aan de koude kant ik gebruikte twee warmte geïsoleerd sluitringen voor de fixering en ook een laag isolatie tussen de metalen blokken.
Eerste prioriteit was om een gestage 5V bron te rijden verschillende USB-apparaten. De module zelf produceren minder dan 5V. Ik heb opgelost dat door de aanleg van een regelbare spanning Step-up geregeld. De gedetailleerde specificaties gevonden kunnen worden later in dit project.
Resultaat:
Toen ik begon dit project had ik geen idee dat het zou eigenlijk werken. Het bleek het werkt zelfs over mijn verwachtingen! Ik kan mijn iPhone die het hoofddoel was opladen en het is volledig zelf gekoelde zelfs met extreme warmtebronnen.
De koeling is niet optimaal door it´s kleine grootte, maar I´m heel tevreden omdat ik met me brengen kan. Ik zou gelukkig zie je het bouwen van nog betere oplossingen, I´m, absoluut zeker is dat het zelfs goedkoper en efficiënter kon worden gemaakt. Er is veel restwarmte in deze constructie!
Eigenlijk deze om zelf te maken, blijven lezen! Meer testen en de resultaten in het einde.
Kenmerken:
- Regelbare uitgangsspanning
- Verstelbare RPM van de koelventilator
- Instelbare temperatuur monitor
- Voltages regelbaar limiter
- Hoogte verstelbare bouw
- Optionele USB-connector
- Gemakkelijk te monteren/demonteren
- 400g
- 90x90x80mm
Toepassingen:
Dit kan worden gebruikt met een brede waaier van warmtebronnen en macht een breed scala van producten.
- Kaarsen (lage uitgangsvermogen)
- Geest-brander/kachel (moeilijk te controleren)
- Gas/pitten (beste tot nu toe)
- Houtkachel (nog niet getest)
- Kampvuur (nog niet getest)
- Metaal kan met vuur (nog niet getest)
- Barbecue (nog niet getest)
- Licht in het donker (LED's)
- USB-lader (telefoons, batterijen, enz.)
- Externe ventilatorkoeling (effect, brand booster, enz.)
- USB-gadgets (speler van de muziek, drank koeler, enz.)
- Laden super condensator en vermogen hoge intensiteit SOS signalen
