Raffreddamento ad acqua indossabile: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Alcuni di voi ricorderanno il mio 5 Minute USB Wrist Cooler, un progetto utilizzato per raffreddare il mio corpo senza dover sudare. Il rovescio della medaglia è che è durato solo 5 minuti. Grazie a una sponsorizzazione di DFRobot, sono stato in grado di estendere questo tempo a circa tre ore e raffreddare più del mio polso sinistro.

Questo progetto ha utilizzato il raffreddamento dell'acqua in un blocco di alluminio utilizzando un modulo Peltier e una ventola per PC, quindi la spinge attraverso alcuni tubi utilizzando una pompa CC. Questi sono alimentati con batterie agli ioni di litio ricaricabili che possono essere caricate con un pannello solare montato sul retro. Il tubo del Liquid Cooling Wearable è pensato per essere indossato sotto una maglietta attillata per massimizzare il contatto con la pelle. Usando un Dfrduino, ho persino aggiunto un termoregolatore automatico che utilizza un DHT22 per attivare il wearable.

Le foto con me che lo indosso arriveranno presto (versione 2), ma per ora, iniziamo!

Passaggio 1: strumenti e materiali

Per questo progetto avrai bisogno (si aprono tutti automaticamente in nuove schede):

Convertitore boost

DFRduino Uno Rev3

Pompa dell'acqua 12VDC

Regolatore di carica solare girasole 12VDC

Caricabatterie multifunzione intelligente

Kit ventola Peltier

Tubi in vinile da 5/16"

Ponticelli (per test)

Tagliere (per test)

Batterie agli ioni di litio

Batteria della banca di potere

Multimetro

Sensore di temperatura e umidità DHT-22

Pannello solare da 5 Watt

Passaggio 2: assemblaggio del dispositivo di raffreddamento

Innanzitutto, copri il blocco di raffreddamento in alluminio con cuscinetti termici, pasta termica o grasso termico. Non metterne troppo perché ostacolerà il processo di trasferimento del calore. Ora attacca il tuo modulo Peltier su di esso con il lato etichettato non rivolto verso di te.

In secondo luogo, assicurati che la combinazione di dissipatore di calore e ventola funzioni. Avvitare la ventola sul dissipatore di calore e accenderla. La parte inferiore del dissipatore di calore dovrebbe essere un po' più fresca dell'ambiente, ma non troppo perché la ventola sta solo soffiando aria in questo momento. Se funziona, vai al passaggio successivo.

Infine, ricopri l'altro lato del Peltier e incollalo sul dissipatore di calore. Ora, il tuo blocco di alluminio raffredderà l'acqua che scorrerà attraverso di esso e la ventola collegata al Peltier eliminerà il calore in eccesso. Ho usato del nastro adesivo per creare un legame meccanico più forte, ma non è necessario. Ora siamo pronti per collegarlo alla pompa e al serbatoio con i nostri tubi. Collegare i due fili in uno per facilitare il cablaggio. Questi sono componenti di disegno ad alta corrente da 12 V, quindi assicurati di utilizzare un calibro di filo grande.

Passaggio 3: pompe e impianti idraulici

Elettronica della pompa

La pompa viene fornita con una spina standard con fili scoperti all'estremità. Saldare questi fili a un convertitore boost poiché la nostra tensione predefinita di 5 volt non lo taglierà. Useremo il booster per ottenere 11vdc dalle nostre batterie. Dall'altro, saldare un cavo USB. Utilizzare il potenziometro per impostare la tensione di uscita a circa 11 volt. La pompa ha una velocità di 6v-12v, ma ho deciso di stare al sicuro con 11 e inoltre di non caricare troppo il convertitore boost in quanto non ha un dissipatore di calore aggiuntivo. Metti alla prova la tua elettronica collegando la pompa e immergendola in acqua. Dovrebbe essere acceso.

Serbatoio e tubi

Per immagazzinare l'acqua per il sistema, ho usato una lattina di alluminio da 2". Ho provato a usare un tubo in PVC da 2", ma era troppo spesso per adattarsi alla pompa, il che richiedeva di limare la pompa o di radere l'interno del tutto Tubi di pvc. Aggiornerò il progetto in PVC nella prossima versione. Collega il tubo in dotazione con la pompa, quindi al blocco di alluminio. Usando alcuni dei tubi in vinile, collega l'altro lato del blocco di raffreddamento in alluminio e fissalo con del nastro adesivo all'interno del serbatoio dell'acqua (lattina di alluminio in questo caso). Una volta fatto, prova la tua pompa all'interno del serbatoio riempiendolo e accendendolo. È anche importante farlo per verificare la presenza di perdite.

Passaggio 4: raffreddamento, codice e circuiti

Raffreddamento

Utilizzando il Dfrduino, sarà necessario impostare un indice di temperatura minimo per attivare la combinazione di raffreddamento Peltier e ventola. Lo faremo utilizzando il sensore di temperatura e umidità DHT22, economico ma affidabile. Userò Analog Pin 0 per il cavo dati, ma puoi usarne un altro se lo desideri. Collegare VCC e GND ai rispettivi punti sul Dfrduino. Questo ci darà informazioni, ma non farà nulla da solo. Per accendere (e spegnere) effettivamente il dispositivo di raffreddamento che abbiamo costruito, dobbiamo impostare un relè per accendere e spegnere elettromeccanicamente l'alimentazione. Ho solo relè da 12 V e Arduino emette un massimo di 5 V, quindi sto usando un convertitore boost per aumentare la tensione da 5 V a 12 V affinché si attivi.

circuiti

Il suddetto circuito è alimentato tramite energia solare utilizzando il controller solare Sunflower di DFRobot. Prende l'input dal mio pannello fotovoltaico da 12 V (5 W) e lo regola in una tensione e una corrente utilizzabili. Il caricatore multifunzione intelligente anche di DFRobot lo utilizza per caricare le batterie mostrate nell'immagine, ma funge anche da powerbank per fornire energia per il funzionamento del dispositivo di raffreddamento.

Codice

Link al codice per l'attivazione dell'indice di temperatura.

Copia e incolla il codice nel tuo Dfrduino in modo che la ventola (e per estensione il modulo Peltier) si accenda se è abbastanza caldo.

Passaggio 5: come funziona

Come nelle altre mie build Peltier, il dispositivo di raffreddamento termoelettrico riceve una tensione impostata (12 volt in questo caso) e pompa il calore da un lato all'altro del modulo. Questo raffredda drasticamente un lato del quadrato di ceramica e riscalda l'altro lato. Per evitare di danneggiare il nostro componente attraverso la retropropagazione del calore, dobbiamo utilizzare il raffreddamento attivo sotto forma di un grande dissipatore di calore e ventola. Questo progetto utilizza il lato freddo per rimuovere il calore dall'acqua che viaggia attraverso un blocco di alluminio e quindi utilizza una pompa a corrente continua per spingerlo attraverso il corpo dell'utente utilizzando tubi in vinile. Per aumentare il contatto con la pelle, viene indossata una maglietta aderente.

Per risparmiare un po' di energia dalle parti più energivore di questo, la ventola e il Peltier vengono spenti se fa troppo freddo (se vai in casa per esempio). Il Dfrduino è collegato a un convertitore boost per attivare un relè e alimentare il gruppo di raffreddamento se e solo se i dati del sensore di temperatura e umidità DHT22 lo garantiscono.

Passaggio 6: un ringraziamento speciale a DFRobot

Questo è stato un progetto piuttosto grande, quindi sono contento di essere stato sponsorizzato da DFRobot. Ottima qualità del prodotto e spedizione veloce come sempre. Dai un'occhiata al loro negozio qui.