Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Płytka Peltiera - opis i zasada działania

jajco72 09 Gru 2009 15:51 24332 0
  • #1 09 Gru 2009 15:51
    jajco72
    Poziom 20  

    Artykuł ma na celu opis płytki Peltiera - zasady działania oraz przykłady zastosowania.

    • 1. Wstęp.
      2. Co to jest Peltier?
      3. Dla kogo?
      4. Jaki cel?
      5. Historia.
      6. Dziś.
      7. Podsumowanie.
      8. Słowniczek.


    Wstęp

    Materiał opracowany na podstawie doświadczeń własnych, jak też źródeł ogólnodostępnych w internecie. Słowa poniżej należy potraktować jako wprowadzenie w temat osób które kiedyś gdzieś coś słyszały o tym, a nie jako instrukcję montażu, wszelkie próby obarczone są wysokim ryzykiem uszkodzenia przedmiotu "badań" jeśli nie zostaną zachowane podstawowe zasady "bezpieczeństwa" i należy się do tego naprawdę dobrze przygotować.


    Co to jest Peltier?

    Spośród wielu sposobów chłodzenia w ostatnich latach zaczęła się upowszechniać metoda termoelektryczna. Zjawisko odkryte w połowie XIX wieku przez Peltiera czekało ponad 100 lat na wykorzystanie w ogniwie chłodzącym (złączu półprzewodników typu "n" i "p"). Od tego czasu chłodzenie termoelektryczne nabrało nowego aspektu jakościowego i zaczęło stwarzać realne możliwości zastosowań praktycznych.

    Moduł Peltiera to rodzaj „kanapki”, w której pomiędzy dwoma zewnętrznymi okładzinami ceramicznymi rozmieszczono ułożone naprzemiennie kostki półprzewodników typu "n" i "p" (tellurek bizmutu). Kostki łączą się ze sobą elektrycznie za pomocą cienkich miedzianych mostków tak, aby prąd stały płynął po kolei przez wszystkie półprzewodniki. Dzięki efektowi opisanemu przez Peltiera prąd elektryczny powoduje chłodzenie jednej ze stron termomodułu oraz ogrzewanie strony przeciwnej. Wraz ze wzrostem natężenia prądu efekt rośnie aż do nasycenia, natomiast zmiana biegunowości zasilania powoduje zamianę strony zimnej na ciepłą i odwrotnie. W obecnie budowanych urządzeniach różnica temperatur stron ciepłej i zimnej dochodzi do 80 °C. Możliwe jest także zestawianie termomodułów w stosy, dzięki czemu po stronie zimnej osiągnąć można temperaturę rzędu -100 °C.


    Ogniwo
    Płytka Peltiera - opis i zasada działania


    Schemat działania
    Płytka Peltiera - opis i zasada działania Płytka Peltiera - opis i zasada działania


    Tzw. kaskada Peltiera
    Płytka Peltiera - opis i zasada działania



    Zalety modułów Peltiera:




    -zwarta i prosta konstrukcja
    -małe rozmiary
    -trwałość parametrów
    -nieskomplikowana produkcja
    -brak części ruchomych


    Powyższe zalety zdecydowały o coraz powszechniejszym stosowaniu termoogniw w takich dziedzinach jak:
    -chłodzenie czujników podczerwieni, laserów półprzewodnikowych
    -chłodzenie elementów elektronicznych
    -przenośne chłodziarki
    -urządzenia laboratoryjnych


    Dla kogo?

    Rozpatrujemy tylko komputery. Głównie dla ludzi którzy nie boją się eksperymentować z wydajnością swoich PC, czyli overclocking - im więcej wymagasz, tym maszyna mocniej sie grzeje.


    Jaki cel?

    Wraz z rozwojem mocy i wydajności naszych PC oraz rozwojem overclockingu rosła ilość wentylatorów i nasze komputery stawały się coraz głośniejsze :( nie tylko z racji ich ilości, ale też z racji zużywania sie łożysk ślizgowych, czy nowszych kulowych. Stosowano różne rozwiązania i ich hybrydy (wytłumianie obudów matami, większe radiatory, większe i wolnoobrotowe wentylatory, wentylatory z regulacją obrotów, chłodzenie cieczą)
    Wszystko miało na celu WYCISZENIE naszego PC oraz skuteczne ODPROWADZENIE coraz większych ilości ciepła


    Historia

    Pierwsze ogniwa były bardzo "prądożerne" (ok. 70-150W), do tego problemem było skuteczne i wydajne odprowadzenie ciepła ze strony "gorącej", oraz efekt "szronu" ( a potem zawilgocenia) w trakcie pracy modułu z nieobciążonym procesorem.
    Najczęściej stosowano hybrydę: moduł i blok wodny (water cooling zwany potocznie WC) - Pamiętam pierwsze "nasze" próby i dosłownie oszronione ogniwa Peltiera, co wywoływało "poty" na naszych czołach. Szron po roztopieniu to woda, a to prawie w 100% jakieś zwarcie, albo i uszkodzenie sprzętu, mechaniczne rozwiązania włączania/wyłączania ogniwa w trakcie pracy w "stresie"... Ile pomysłów tyle rozwiązań...
    My pracowaliśmy sobie ot tak dla testów i zabawy a producenci poszli dalej...
    Z czasem pokazały sie gotowe zestawy oparte o WC, te bardziej rozbudowane zawierały płytkę Peltiera i dodatkowy zasilacz. (wadą były odstraszające ceny)
    Rozwiązanie samo w sobie (WC) stosowane do dziś z racji cichszej pracy w stosunku do wentylatorów, ale płytki Peltiera jakoś "znikły" z zestwów WC.


    Dziś

    Płytka Peltiera + Water Cooling - rozwiązania te niestety nie są doskonałe, ale do prób wydajnościowych wystarczające, do "cięższej" pracy (czyt. gry - które są co raz to bardziej wymagające, programy testujące, czy też wyciskanie siódmych potów z naszych PC).
    Jak wygląda przygotowanie i montaż ogniwa oraz bloku wodnego możecie zobaczyć pod tym linkiem: http://www.overclockers.pl/txt.php?id=peltier_install - jak wspominałem, sprawa nie jest łatwa i tak oczywista.
    Z racji kosztów nie tyle zakupu co użytkowania, wiele osób używa tylko WC, bez ogniwa.
    Któryś z kolegów internautów obliczył nie tak dawno, zakładając że komputer chodziłby przez cały rok non stop, to sama płytka 70W "zjadła by" trochę ponad 300zł/rok.


    Podsumowanie

    Dochodzimy do najważniejszego.
    Kolegów i moje próby z przed 5-6 lat, z płytką Peltiera i WC dawały bardzo dobre efekty chłodzenia, spadek temperatury procesora o 15-20 stopni w stosunku do najlepszych w tym czasie radiatorów z wentylatorami - to było bardzo dużo. Ale jednocześnie pochłaniały ok. 120-150W (wymagało to dodatkowego zewnętrznego zasilania).

    Na rynku pojawiły sie pierwsze gwiazdki, mianowicie: CoolerMaster V10 oraz Titan TTC-NP05TZ(RB).

    CoolerMaster V10
    Płytka Peltiera - opis i zasada działania Płytka Peltiera - opis i zasada działania


    Titan TTC-NP05TZ
    Płytka Peltiera - opis i zasada działania


    Dlaczego gwiazdki? Ano dlatego że jednak nadal nie do końca wyeliminowano problem sterowania zasilaniem modułu i "prądożerności" (choć i tak 50-70W poboru to już duży postęp)
    kolejną wadą jest ich WIELKOŚĆ - w mało która obudowę się zmieszczą.


    Linki dla zainteresowanych:
    http://www.xtremesystems.org/forums/showthread.php?t=216567
    http://www.overclockersclub.com/reviews/cm_v10/
    http://forum.pclab.pl/index.php?showtopic=515785&st=0



    Słowniczek

    ogniwo - płytka Peltiera, zwana też modułem Peltiera, lub termoogniwem

    overclocking - podnoszenie parametrów wydajnościowych np. procesora przez podwyższenie np. napięcia jego pracy

    stres - (praca w stresie) - w rozpatrywanym przez nas zagadnieniu praca w stresie oznacza obciążenie procesora tj zadanie dużej ilości danych do przetworzenia, co za tym idzie procesor pracując pobiera więcej energii, którą zamienia w ciepło. im więcej "pracy" procesor wykonuje, tym więcej ciepła wytwarza