Сегодня покажем интересный и полезный способ зарядки смартфона с помощью пламени обычных восковых свечей. Идея использовать элементы Пельтье для получения электрической энергии в походных условиях весьма интересна, но отнюдь не нова. Лет 60−70 назад в СССР уже выпускались ламповые радиоприемники с питанием от термобатареи, которая устанавливалась сверху на керосиновую лампу.
Нечто подобное мы попробуем изготовить сегодня для зарядки смартфона, только вместо керосиновой лампы будем использовать обычные восковые свечи. Стоит отметить, что выработка электричества с помощью элементов Пельтье — это лишь побочный эффект. Главное их предназначение — охлаждение.
По сути, любой элемент Пельтье представляет собой небольшой тепловой насос, который способен поглощать и выделять тепло в зоне, где контактируют проводники электрического тока из разных материалов. Если говорить по-простому, при подаче питания на контакты модуля, одна из его сторон всегда нагревается, а другая охлаждается. Это свойство сегодня с успехом применяется в автомобильных холодильниках, охлаждении ПЗС-матриц в некоторых фотокамерах и другом компактном оборудовании.
Но, помимо охлаждения, у модуля Пельтье существует и обратный эффект, который известен как эффект Зеебека. Он кроется в возникновении электрического тока при поддержании определенной разности температур на поверхностях модуля. Другими словами, если нагревать элемент Пельтье с одной стороны и охлаждать с другой, то он начнет вырабатывать электричество.
Этот эффект мы и будем применять сегодня на практике. Попробуем собрать автономный источник электроэнергии из нескольких элементов Пельтье с питанием от восковых свечей. Большинство необходимых компонентов для сборки можно приобрести в любом магазине радиодеталей. Кое-что из этого можно отыскать, например, разобрав свой старый компьютер.
Итак, для создания автономной электростанции нам потребуется:
- 3 модуля Пельтье с любой маркировкой
- Несколько восковых свечей
- Небольшой алюминиевый радиатор
- Преобразователь напряжения 0,9−5V
- Термопаста для надежного крепления элементов Пельтье на радиаторе
- Алюминиевый профиль для изготовления каркаса
- Несколько кубиков льда для забора тепла
Шаг No 1. Изготовление каркаса
Нарезаем алюминиевый профиль на небольшие отрезки и собираем площадку. У нас получился каркас со сторонами 10×6 х 10 см. Впоследствии, сверху на него мы установим наш радиатор с модулями, а внутри расположатся свечи.
Шаг No 2. Сборка нескольких элементов Пельтье в один источник энергии
Соединяем все элементы Пельтье в один источник электричества по последовательной схеме.
Дело в том, что каждый элемент Пельтье может выдавать напряжение не более 1V, что для зарядки смартфона, конечно же, будет недостаточно. Последовательное расположение позволит нам «выкачать» максимум энергии из градиента температур на поверхности модулей и приблизить напряжение к номинальному, обеспечив максимальный КПД устройства. Стабилизировать напряжение на выходе мы будем с помощью повышающего преобразователя, который и даст нам недостающие вольты.
Шаг No 3. Крепление модулей и установка радиатора
Наносим немного термопасты на каждый элемент Пельтье и фиксируем их на алюминиевом радиаторе.
После того как термопаста немного подсохла, крепим радиатор на каркасе с помощью двухстороннего скотча.
Шаг No 4. Подсоединяем повышающий преобразователь
Два крайних вывода аккуратно припаиваем к преобразователю напряжения и подсоединяем к нему кабель USB.
Остальные провода изолируем и по возможности прячем подальше от источника пламени.
Шаг No 5. Питание и охлаждение
Свечи устанавливаем таким образом, чтобы пламя находилось на безопасном расстоянии от элементов Пельтье.
Помним про то, что максимальная рабочая температура модуля 150−200°С. Внутри каждого элемента установлены последовательно соединенные полупроводниковые кристаллы, которые припаяны к медной пластине. При чрезмерном нагреве кристаллы могут просто расплавиться, а модуль придет в негодность.
Для эффективного отвода тепла с поверхности радиатора, сверху кладем несколько кубиков льда из морозилки.
Конечно, вариант с использованием льда годится только для зимних походных условий. Для зарядки смартфона в летнее время придется придумывать другие способы охлаждения. Как вариант, сверху на радиатор можно установить компьютерный кулер, запитав его от этой же схемы.
Шаг No 6. Пуск электростанции
Наша автономная электростанция готова. Осталось ее «включить».
Поджигаем свечи и уже через несколько секунд смартфон уведомляет нас о начале процесса зарядки.
Заключение
Возможно, наша конструкция не отличается большой практичностью, так как имеет довольно низкий КПД по сравнению с другими альтернативными источниками питания и, надо признать, далека от удобства в использовании. В походных условиях для зарядки смартфона гораздо проще будет воспользоваться теми же солнечными панелями. Однако в данном эксперименте удобство не входило в наши цели. Все, что мы хотели показать — это то, что источники электричества окружают нас повсюду. Главное — это знать как применять их в своих целях, а обнаружить их можно порой в самых неожиданных местах и предметах.
