Draagbaar waterkoeling: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Sommigen van jullie herinneren zich misschien mijn 5 Minute USB Wrist Cooler, een project dat werd gebruikt om mijn lichaam af te koelen zonder te hoeven zweten. Het nadeel hiervan was dat het maar ongeveer 5 minuten duurde. Dankzij een sponsoring van DFRobot kon ik deze tijd verlengen tot ongeveer drie uur en meer afkoelen dan alleen mijn linkerpols.

Dit project koelt water in een aluminium blok met behulp van een Peltier-module en een pc-ventilator, en duwt het vervolgens door een buis met behulp van een DC-pomp. Deze worden gevoed met oplaadbare li-ionbatterijen die kunnen worden opgeladen met een aan de achterkant gemonteerd zonnepaneel. De slang van de Liquid Cooling Wearable is bedoeld om onder een nauwsluitend ondershirt te worden gedragen om het contact met de huid te maximaliseren. Met behulp van een Dfrduino heb ik zelfs een automatische temperatuurregelaar toegevoegd die een DHT22 gebruikt om de wearable te activeren.

Foto's met mij die het dragen komen eraan (versie 2), maar voor nu, laten we beginnen!

Stap 1: Gereedschappen en materialen

Voor dit project heb je nodig (ze openen allemaal automatisch in nieuwe tabbladen):

Boost-omzetter

DFRduino Uno Rev3

12VDC waterpomp

12VDC Zonnebloem Laadregelaar op zonne-energie

Slimme multifunctionele oplader

Peltier-ventilatorset

5/16 vinyl buizen

Jumperdraden (voor testen)

Breadboard (om te testen)

Li-ionbatterijen

Powerbank Batterij

Multimeter

DHT-22 temperatuur- en vochtigheidssensor

5 watt zonnepaneel

Stap 2: Het koelapparaat monteren

Bedek eerst uw aluminium koelblok met thermische pads, koelpasta of koelpasta. Doe er niet te veel in, dit belemmert het warmteoverdrachtsproces. Plak nu uw Peltier-module erop met de gelabelde kant niet naar u toe gericht.

Ten tweede, zorg ervoor dat uw combinatie van koellichaam en ventilator werkt. Schroef de ventilator op het koellichaam en zet hem aan. Het onderste deel van het koellichaam moet een beetje koeler zijn dan de omgevingstemperatuur, maar niet te veel omdat de ventilator nu alleen maar lucht blaast. Als het werkt, gaat u naar de volgende stap.

Smeer als laatste de andere kant van de Peltier in en plak deze op het koellichaam. Nu zal je aluminium blok het water dat er doorheen stroomt koelen en de ventilator die aan de Peltier is bevestigd, zal overtollige warmte afvoeren. Ik heb wat ducttape gebruikt om een sterkere mechanische binding te maken, maar dat is niet nodig. Nu zijn we klaar om het met onze slangen op de pomp en tank aan te sluiten. Verbind de twee draden in één om de bedrading gemakkelijker te maken. Dit zijn 12V-componenten voor hoge stroomafname, dus zorg ervoor dat u een grote draaddikte gebruikt.

Stap 3: Pompen en sanitair

Pomp Elektronica

De pomp wordt geleverd met een standaard stekker met blootliggende draden aan het uiteinde. Soldeer deze draden aan een boost-converter, want onze standaardspanning van 5 volt zal het niet snijden. We gaan de booster gebruiken om 11vdc uit onze accu's te halen. Soldeer aan de andere kant een USB-kabel. Stel met de potmeter de uitgangsspanning in op ongeveer 11 volt. De pomp is geschikt voor 6v-12v, maar ik heb besloten om veilig te blijven met 11 en ook de boost-converter niet te veel te belasten omdat deze geen extra koellichaam heeft. Test uw elektronica door de pomp aan te sluiten en onder te dompelen in water. Het zou aan moeten staan.

Tank en slangen

Om het water voor het systeem op te slaan, gebruikte ik een 2 "aluminium kan. Ik probeerde 2" PVC-buis te gebruiken, maar het was te dik voor de pomp om te passen, waardoor ik de pomp moest vijlen of de binnenkant van het geheel moest scheren Pvc pijp. Ik zal het project in de volgende versie bijwerken naar PVC. Sluit de slang die bij uw pomp is geleverd erop aan en vervolgens op het aluminium blok. Gebruik een deel van de vinylslang om de andere kant van het aluminium koelblok aan te sluiten en plak het aan de binnenkant van uw watertank (in dit geval aluminium kan). Zodra dit is gebeurd, test u uw pomp in de tank door hem te vullen en aan te zetten. Het is ook belangrijk om dit te doen om te controleren op lekken.

Stap 4: Koelen, coderen en circuits

Koeling

Als u de Dfrduino gebruikt, moet u een minimumtemperatuurindex instellen om de Peltier- en ventilatorkoelingcombinatie te activeren. Dit doen we met behulp van de goedkope, maar betrouwbare DHT22 temperatuur- en vochtigheidssensor. Ik gebruik analoge pin 0 voor de datakabel, maar je kunt een andere gebruiken als je wilt. Verbind VCC en GND met hun respectieve punten op de Dfrduino. Dit geeft ons informatie, maar doet zelf niets. Om het door ons gebouwde koelapparaat daadwerkelijk in (en uit) te schakelen, moeten we een relais instellen om de stroom elektromechanisch in en uit te schakelen. Ik heb alleen 12v-relais en Arduino's leveren maximaal 5v, dus ik gebruik een boost-converter om de spanning op te voeren van 5v naar 12v om deze te activeren.

Circuits

Het bovengenoemde circuit wordt aangedreven door zonne-energie met behulp van de Sunflower Solar Controller van DFRobot. Het neemt input van mijn 12v (5W) fotovoltaïsch paneel en regelt het in een bruikbare spanning en stroom. De Smart Multifunctional Charger, ook van DFRobot, gebruikt dit om de in de afbeelding getoonde batterijen op te laden, maar doet ook dienst als powerbank om energie te leveren om het koelapparaat te laten functioneren.

Code

Link naar code voor temperatuurindextrigger.

Kopieer en plak de code in uw Dfrduino zodat de ventilator (en bij uitbreiding de Peltier-module) wordt ingeschakeld als deze heet genoeg is.

Stap 5: Hoe het werkt

Net als in mijn andere Peltier-builds, krijgt de thermo-elektrische koeler een ingestelde spanning (12 volt in dit geval) en pompt hij warmte van de ene kant van de module naar de andere. Dit koelt de ene kant van het keramische vierkant drastisch af en verwarmt de andere kant. Om te voorkomen dat onze component door warmteterugslag wordt beschadigd, moeten we actieve koeling gebruiken in de vorm van een groot koellichaam en ventilator. Dit project gebruikt de koele kant om warmte te verwijderen van water dat door een aluminium blok stroomt en gebruikt vervolgens een gelijkstroompomp om dit door het lichaam van de gebruiker te duwen met behulp van vinylslangen. Om het contact met de huid te vergroten wordt er een strak shirt over gedragen.

Om een beetje energie te besparen van de meest energie-intensieve delen hiervan, worden de ventilator en Peltier uitgeschakeld als het te koud wordt (je gaat bijvoorbeeld naar binnen). De Dfrduino is aangesloten op een boost-converter om een relais in te schakelen en de koeleenheid van stroom te voorzien als en alleen als de gegevens van de DHT22-temperatuur- en vochtigheidssensor dit rechtvaardigen.

Stap 6: Speciale dank aan DFRobot

Dit was een behoorlijk groot project, dus ik ben blij dat ik gesponsord ben door DFRobot. Geweldige productkwaliteit en snelle verzending zoals altijd. Bekijk hier hun winkel.