يمكن ارتداؤها للتبريد بالماء: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

قد يتذكر بعضكم جهاز تبريد المعصم لمدة 5 دقائق USB ، وهو مشروع يستخدم لتبريد جسدي دون الحاجة إلى التعرق. أما الجانب السلبي لهذا ، فهو أنه استمر حوالي 5 دقائق فقط. بفضل رعاية DFRobot ، تمكنت من تمديد هذا الوقت إلى حوالي ثلاث ساعات وتهدئة أعصابي أكثر من معصمي الأيسر.

استخدم هذا المشروع الماء البارد في كتلة من الألومنيوم باستخدام وحدة بلتيير ومروحة كمبيوتر ، ثم دفعها عبر بعض الأنابيب باستخدام مضخة التيار المستمر. تعمل هذه البطاريات ببطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن يمكن شحنها بلوحة شمسية مثبتة في الخلف. من المفترض أن يتم ارتداء أنبوب التبريد السائل القابل للارتداء تحت قميص داخلي ضيق لزيادة التلامس مع الجلد. باستخدام Dfrduino ، أضفت وحدة تحكم تلقائية في درجة الحرارة تستخدم DHT22 لتنشيط الجهاز القابل للارتداء.

الصور معي أرتديها قريبًا (الإصدار 2) ، لكن في الوقت الحالي ، لنبدأ!

الخطوة 1: الأدوات والمواد

بالنسبة لهذا المشروع ، ستحتاج (يتم فتحها جميعًا في علامات تبويب جديدة تلقائيًا):

دفعة تحويل

DFRduino أونو Rev3

مضخة مياه 12 فولت تيار مستمر

12VDC عباد الشمس الشمسية المسؤول عن المراقب المالي

شاحن ذكي متعدد الوظائف

طقم مروحة بلتيير

5/16 أنابيب الفينيل

أسلاك العبور (للاختبار)

اللوح (للاختبار)

بطاريات ليثيوم أيون

بطارية بنك الطاقة

المقياس المتعدد

جهاز استشعار درجة الحرارة والرطوبة DHT-22

لوحة شمسية 5 وات

الخطوة 2: تجميع جهاز التبريد

أولاً ، قم بتغطية كتلة التبريد المصنوعة من الألومنيوم في وسادات حرارية أو معجون حراري أو شحم حراري. لا تضع الكثير منه لأنه سيعيق عملية نقل الحرارة. الآن قم بلصق وحدة بلتيير عليها بحيث لا يواجهك الجانب المسمى.

ثانيًا ، تأكد من عمل مجموعة المبدد الحراري والمروحة. قم بلف المروحة على المبدد الحراري وقم بتشغيله. يجب أن يكون الجزء السفلي من المشتت الحراري أكثر برودة قليلاً من المحيط ، ولكن ليس كثيرًا لأن المروحة تهب الهواء فقط في الوقت الحالي. إذا نجحت ، فانتقل إلى الخطوة التالية.

أخيرًا ، قم بتغطية الجانب الآخر من بلتيير وألصقه على المشتت الحراري. الآن ، ستعمل كتلة الألمنيوم الخاصة بك على تبريد الماء الذي سيتدفق من خلاله وستتخلص المروحة المتصلة بلتير بلتيير من الحرارة الزائدة. لقد استخدمت بعض الشريط اللاصق لعمل رابطة ميكانيكية أقوى ولكن هذا ليس ضروريًا. نحن الآن جاهزون لتوصيله بالمضخة والخزان بأنابيبنا. قم بتوصيل السلكين في واحد لجعل الأسلاك أسهل. هذه مكونات سحب عالية التيار بجهد 12 فولت ، لذا تأكد من استخدام مقياس سلك كبير.

الخطوة الثالثة: المضخات والسباكة

إلكترونيات المضخة

تأتي المضخة مع قابس قياسي بأسلاك مكشوفة في النهاية. قم بتوصيل هذه الأسلاك بمحول دفعة لأن الجهد الافتراضي لدينا البالغ 5 فولت لن يقطعه. سنستخدم المعزز للحصول على 11 فولت سي من بطارياتنا. على الجانب الآخر ، قم بتوصيل كبل USB. استخدم مقياس الجهد لضبط جهد الخرج على حوالي 11 فولت. المضخة هي معدل 6v-12v ، لكنني قررت أن أبقى آمنًا مع 11 وأيضًا عدم تحميل محول التعزيز كثيرًا لأنه لا يحتوي على مشتت حراري إضافي. اختبر أجهزتك الإلكترونية عن طريق توصيل المضخة وغمرها في الماء. يجب أن يكون في وضع التشغيل.

الخزان والأنابيب

لتخزين المياه للنظام ، استخدمت عبوة من الألومنيوم مقاس 2 بوصة. لقد حاولت استخدام أنبوب PVC مقاس 2 بوصة ، ولكنه كان سميكًا جدًا بحيث لا يمكن للمضخة أن تتناسب معه ، مما يتطلب مني تقديم المضخة ، أو حلق الجزء الداخلي بالكامل الأنابيب البلاستيكية. سوف أقوم بتحديث المشروع إلى PVC في الإصدار التالي. قم بتوصيل الأنبوب المرفق بالمضخة ، ثم بكتلة الألمنيوم. باستخدام بعض أنابيب الفينيل ، قم بتوصيل الجانب الآخر من كتلة التبريد المصنوعة من الألومنيوم وألصقها بداخل خزان المياه (علبة الألمنيوم في هذه الحالة). بمجرد الانتهاء من ذلك ، اختبر المضخة داخل الخزان عن طريق ملئها وتشغيلها. من المهم أيضًا القيام بذلك للتحقق من عدم وجود تسرب.

الخطوة 4: التبريد والكود والدوائر

تبريد

باستخدام Dfrduino ، ستحتاج إلى تعيين مؤشر درجة حرارة أدنى لتنشيط مجموعة التبريد بلتيير والمروحة. سنفعل ذلك باستخدام مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT22 غير المكلف ولكن الموثوق به. سأستخدم Analog Pin 0 لسلك البيانات ، ولكن يمكنك استخدام آخر إذا كنت ترغب في ذلك. قم بتوصيل VCC و GND بالنقاط الخاصة بهم على Dfrduino. سيعطينا هذا معلومات ، لكن لا نفعل أي شيء بمفرده. لتشغيل (وإيقاف) جهاز التبريد الذي أنشأناه فعليًا ، نحتاج إلى إعداد مرحل لتشغيل الطاقة وإيقافها كهروميكانيكيًا. لدي فقط مرحلات 12 فولت ، ويخرج Arduinos بحد أقصى 5 فولت ، لذلك أنا أستخدم محول دفعة لزيادة الجهد من 5 فولت إلى 12 فولت حتى يتم تنشيطه.

الدوائر

يتم تشغيل الدائرة المذكورة أعلاه من خلال الطاقة الشمسية باستخدام وحدة تحكم عباد الشمس DFRobot's Sunflower Solar Controller. إنه يأخذ مدخلات من اللوح الكهروضوئي بجهد 12 فولت (5 واط) وينظمه إلى جهد وتيار قابل للاستخدام. يستخدم الشاحن الذكي متعدد الوظائف أيضًا بواسطة DFRobot هذا لشحن البطاريات الموضحة في الصورة ، ولكنه يتضاعف أيضًا كبنك طاقة لتوفير الطاقة لتشغيل جهاز التبريد.

الشفرة

رابط إلى رمز مشغل مؤشر درجة الحرارة.

انسخ الكود والصقه في Dfrduino الخاص بك بحيث يتم تشغيل المروحة (وبالتالي وحدة Peltier) إذا كانت ساخنة بدرجة كافية.

الخطوة 5: كيف يعمل

كما هو الحال في تصميمات Peltier الأخرى ، يحصل المبرد الكهروحراري على جهد محدد (12 فولت في هذه الحالة) ويضخ الحرارة من جانب واحد من الوحدة إلى الجانب الآخر. هذا يبرد بشكل كبير جانب واحد من مربع السيراميك ويسخن الجانب الآخر. لمنع إتلاف مكوننا من خلال التكاثر العكسي للحرارة ، يجب أن نستخدم التبريد النشط في شكل مبدد حراري كبير ومروحة. يستخدم هذا المشروع الجانب البارد لإزالة الحرارة من الماء الذي يمر عبر كتلة من الألومنيوم ثم يستخدم مضخة تيار مستمر لدفع هذا في جميع أنحاء جسم المستخدم باستخدام أنابيب الفينيل. لزيادة ملامسة الجلد ، يتم ارتداء قميص ضيق عليه.

لتوفير القليل من الطاقة من الأجزاء الأكثر كثافة للطاقة في هذا ، يتم إيقاف تشغيل المروحة و Peltier إذا أصبح الجو باردًا جدًا (على سبيل المثال ، تذهب إلى الداخل). يتم توصيل Dfrduino بمحول دفعة لتشغيل مرحل وتشغيل مجموعة التبريد إذا وفقط إذا كانت البيانات من مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT22 تضمن ذلك.

الخطوة 6: شكر خاص لـ DFRobot

كان هذا مشروعًا كبيرًا جدًا ، لذلك أنا سعيد لأنني حصلت على رعاية DFRobot. جودة منتج رائعة وشحن سريع كما هو الحال دائمًا. تحقق من متجرهم هنا.