Tutorial Celda Peltier Refrigeración Enfriador Tec1-12706 12v 6a 60w

DESCRIPCIÓN:

La celda Peltier se considera que es un enfriador, calentador o bomba de calor termoeléctrica, la misma celda es una bomba de calor activa de estado sólido que transfiere calor de un lado del dispositivo al otro, con consumo de energía eléctrica dependiendo de su corriente

La principal característica de está placa es el uso eficiente en poder enfriar más que usarla para calentar esto consiste en que una de las caras de una placa Peltier se calienta mientras que la otra se enfría. La celda permite crear un flujo de calor entre una unión de diferentes materiales.

Las leyes de la termodinámica insisten que, si encendemos una placa Peltier directamente, el calor del lado frío y el lado caliente se igualan. Sumado a la disipación en forma de calor de la energía consumida por la placa que hará que la temperatura de la placa se eleve rápidamente.

Para hacer funcionar una placa Peltier debemos dar salida al calor generado en la cara caliente para lo cual deberemos instalar un sistema de disipación. Cómo mínimo, debemos ubicar un disipador con ventilador en el lado caliente. También es recomendable un disipador en el lado frío.

CARACTERÍSTICAS:

Las celdas Peltier tienen la desventaja de requerir grandes corrientes para funcionar. Además, presentan una eficiencia relativamente baja como mecanismo de generación de frío.

Sin embargo, su sencillez, al no requerir partes móviles ni circuitos de fluidos, han hecho que se popularicen como mecanismos para la generación en equipos portátiles como pequeñas neveras o termos de bebidas.

¿CÓMO FUNCIONA UNA CELDA PELTIER?

El efecto Peltier o efecto termoeléctrico, está formado por múltiples celdas de materiales N y P ubicadas entre dos caras de cerámica, normalmente en estas celdas se usa Telurio y Bismuto como semiconductores y óxido de aluminio para las placas de cerámica. Las celdas están conectadas en serie, y las uniones están acomodadas de forma que las uniones N-P están en contacto con una de las caras de cerámica de la placa Peltier y las uniones P-N con la otra cara.

La celda al momento de contar con un lado caliente y con un lado frío y con una corriente eléctrica (CC) fluye a través del dispositivo y se traslada el calor de un lado al otro, de modo que un lado se enfría mientras que el otro se calienta y así dando el paso a la corriente una de las caras absorbe calor y otra la emite. El papel de cada cara depende del sentido de la corriente. Es posible invertir el flujo de calor invirtiendo el sentido de la corriente.

TUTORIAL:

A continuación daremos un ejemplo de cómo hacer funcionar una celda Peltier y los elementos necesarios para lograrlo, así como el código a continuación.

Las placas Peltier consumen una gran cantidad de corriente, por lo que para su encendido lo más sencillo es emplear un salida por relé y conectaremos en este tutorial el relé a nuestra celda.

Conectamos la placa Peltier y el ventilador a 12V, interponiendo el relé como un interruptor. Por otro lado, alimentamos la electrónica del relé conectando VCC y GND respectivamente a 5V y GND de Arduino. Finalmente conectamos el pin IN a una de las salidas digitales de Arduino.

CÓDIGO:

Para a controlar nuestra placa Peltier únicamente necesitamos emplear una salida digital. El siguiente código encenderá la placa 5 segundos, dejándola apagada 10 segundos.

const int pin = 9;


void setup() {
  pinMode(#pin, OUTPUT);  //definir pin como salida
}


void loop(){
  digitalWrite(#pin, HIGH);   // poner el Pin en HIGH
  delay(5000);               // esperar 5 segundos
  digitalWrite(#pin, LOW);    // poner el Pin en LOW
  delay(10000);               // esperar 10 segundos
}

Se puede combinar con sensores de temperatura para encender la placa según la medición del sensor y así mantener la temperatura constante.

Asumamos que tenemos una cierta función GetTemperature() que nos proporciona la medición del sensor nosotros debemos de sustituir esta función por el cálculo adecuado, en función del sensor que estemos empleando.

Definimos una cierta histéresis mediante dos umbrales para que cuando la temperatura sobrepase el umbral superior provocará que la placa Peltier se encienda, esta se mantendrá encendida hasta que llegue a un umbral inferior, y finalmente se apagará al alcanzarlo.

Si definiéramos un único umbral para la activación y desactivación tendríamos múltiples encendidos y apagados, y el sensor sería muy sensible al ruido y dañaríamos el relé.

const int pin = 9;


const float thresholdLOW = 20.0;
const float thresholdHIGH= 30.0;


bool state = 0; //placa Peltier activada o desactivada


float GetTemperature()
{
  return 20.0;  //sustituir en función del sensor empleado
}


void setup() {
  pinMode(#pin, OUTPUT);  //definir pin como salida
}


void loop(){
  float currentTemperature = GetTemperature();


  if(state == 0 && currentTemperature > thresholdHIGH)
  {
      state = 1;
      digitalWrite(#pin, HIGH);   // encender la placa Peltier
  }
  if(state == 1 && currentTemperature < thresholdLOW)
  {
      state == 0;
      digitalWrite(#pin, LOW);   // apagar la placa Peltier
  }


   delay(5000);  // esperar 5 segundos entre mediciones
}

Link Datasheet Celda Peltier TEC1-12706