Asistencia con el diseño de circuitos [cerrado]

Ok, en los últimos días, me he estado interesando cada vez más en los módulos Peltier, y finalmente decidí hacer una mini nevera portátil con uno. Después de MUCHAS largas horas de investigación, selección de partes, llanto y maldiciones, finalmente se me ocurrió un diagrama de circuito que parecía bastante sólido.

Es decir, hasta que se lo mostré a mi profesor de química. (Tiene MUCHA experiencia en computación y circuitos)

Dice que si conecto este circuito, lo más probable es que se sobrecargue y se apague, pero no sabe por qué, porque sus maestros no se lo explicaron con gran detalle. Dijo que debería conectar una resistencia y un fusible, pero no me dijo los detalles: cuántos ohmios, voltaje, etc.

Tenga en cuenta que esta no es la primera vez que juego con circuitos. He captado los conceptos básicos y entiendo algunas cosas. Sin embargo, esta es la primera vez que juego con las baterías de manera importante. IE: He usado baterías, como 2 baterías AA para mis pequeños proyectos de placa de pruebas; ¡NUNCA antes había usado una batería de 12 V, 20 AMPHOUR! Entonces, cuando se trata de cosas grandes, soy un novato total.

¡Agradecería que alguien pudiera ayudarme a arreglar mi circuito antes de encenderlo de verdad! ¡Realmente no me gustaría tirar $160 en partes!

A continuación se muestra una imagen de mi diagrama: NOTA: Algunas cosas han cambiado, como que el sensor de temperatura ahora es una unidad, no una sonda y una unidad principal.

Editar:

¡ATENCIÓN!

Si alguien puede proporcionarme un diagrama o esquema de diseño de mi refrigerador que funcione sin sobrecargarse o no funcione en general, ¡recibirá mi eterno respeto y gratitud!

Diagrama de circuito

Primero estudie qué sucede cuando conecta dispositivos en serie frente a en paralelo. Sugerencia: no debe conectar sus tres dispositivos en serie.
Fan2 debe estar en paralelo con la unidad de 12 V que contiene el módulo Peltier y Fan1. También debe determinar qué corriente Fan2 necesita y agregar eso a los 5A para el otro circuito, luego agregue un fusible con la clasificación adecuada. Aparte de eso, no veo ningún problema importante, aunque es posible que me esté perdiendo algo.
El elemento TEC puede necesitar 12 V a 5 A directo a la batería. Para enfriamiento variable y operación eficiente y confiable, un suministro de control lineal es mucho más eficiente y no PWM. Idealmente, un controlador de LED de corriente ajustable.
No está relacionado con su circuito, pero espero que tenga un gran disipador de calor en el lado caliente de su TEC.
@GeorgeHerold Sí, eso ya se solucionó. Es un conjunto Peltier TEC todo en uno . Certificado para no sobrecalentarse con el ventilador y el disipador de calor que ya están integrados.

Respuestas (2)

Si bien @peufeu ha dado una respuesta perfectamente buena, te daré mi propia opinión.

Creo que puede que hayas malinterpretado un poco la respuesta de tu profesor de química. Su circuito, como se muestra, básicamente tendrá ambos ventiladores funcionando a la mitad de su voltaje nominal y casi sin voltaje en el TEC. Por lo tanto, los ventiladores soplarán lentamente y no se enfriarán. En realidad, no dañarás nada, pero tampoco será exactamente útil.

Suponiendo que su interruptor de temperatura es un simple interruptor mecánico de encendido/apagado que se enciende para alta temperatura, su circuito debería verse como

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Notará que esto no incorpora algunas de las salvaguardas de peufeu, pero puede servirle como punto de partida, solo para asegurarse de que la idea es sólida. También se puede usar para tener una idea de si su TEC está a la altura de la tarea y si su disipador de calor/ventiladores funcionan correctamente.

El cableado no debería ser un problema tan grande. 5 amperios no es mucho, y un cable de calibre 20 debería funcionar bien. Además, el TEC es el gran consumidor de corriente, y los ventiladores funcionarán con mucho menos (es por eso que limitarían la corriente del TEC en su diseño original).

La descarga excesiva de una batería de plomo-ácido no es una buena idea, pero uno o dos incidentes probablemente no serán un problema. No es raro, por ejemplo, que las baterías de los automóviles se agoten y, por lo general, se pueden usar durante bastante tiempo. Eso no quiere decir que sea una buena idea, pero no es tan catastrófico como peufeu puede haberte hecho creer. Vale la pena señalar que la descarga a menos del 50 % de la capacidad normalmente limitará la vida útil de la batería a varios cientos de ciclos de carga/descarga, a diferencia de varios miles para niveles del 10 %.

No es necesario un control de precisión de la tensión. Una batería de plomo-ácido completamente cargada bajo carga bajará a unos 12 voltios casi instantáneamente. Para el tipo de carga que está proponiendo, puede esperar que la batería tenga alrededor de 11,5 voltios cuando la batería esté descargada al 50%, y ese es un objetivo excelente como punto de corte. Tenga en cuenta que este corte es de 10 amperios-hora, ya 5 amperios (más o menos) esto solo tomará 2 horas. Incluso si está dispuesto a agotar la batería, solo obtendrá alrededor de 4 horas de enfriamiento.

Si experimenta con su hielera, verá que desea enfriar su contenido ANTES de ponerlo en la hielera. Simplemente no enfriará las cosas rápidamente. Lo que hará es mantenerlos frescos.

El interruptor en realidad cierra el circuito cuando se calienta demasiado : alrededor de ~43-45 °F, lo que activa el TEC para que enfríe el interior a 34 °F, que es la temperatura a la que el interruptor abre el circuito, cerrando todo. apagado. Es una especie de modo de bajo consumo: evita que la batería se agote en aproximadamente 4 horas. Idealmente, si el refrigerador solo funcionara durante 30 minutos cada hora, en teoría, la batería duraría 8 horas con una sola carga completa. Por supuesto, esta es una batería de plomo ácido; nunca debe ejecutarlo por debajo del 50% de su capacidad, NUNCA.
Sin embargo, una cosa más: de acuerdo con el ejemplo de su circuito, ¿está diciendo que la batería limitará automáticamente la corriente a cada componente? ¿ O realmente sobrecargará todo?
@gnimmargorP - Ups. Tienes razón sobre la descripción del interruptor. he editado Gracias. Pedos cerebrales molestos. Y tiene razón sobre la duración de la batería: si el contenido del enfriador ya está frío y el TEC no tiene que funcionar continuamente para mantener la temperatura, la batería durará más. En cuanto a la descarga por debajo del 50%, los peligros son, en mi opinión, exagerados. Una sola descarga completa de una batería de plomo-ácido, según mi experiencia, normalmente no matará la batería. Y lo he hecho repetidamente. Y sí, si el ventilador y el TEC están clasificados para 12 voltios, no necesita hacer nada para limitar la corriente.

Conecte sus cargas en paralelo en lugar de en serie.

Asegúrese de que su interruptor de temperatura pueda manejar la corriente requerida.

AGREGUE UN FUSIBLE EN SU BATERÍA MALDITA!!

Las baterías son excelentes para iniciar incendios . Una batería de plomo-ácido de 12 V producirá felizmente suficiente corriente para calentar los cables al rojo vivo, derretirlos y prender fuego a todo.

Añade un seguro de sobretemperatura. Cuando falla un ventilador, o alguien cubre el disipador de calor "no cubrir", o se acumula polvo, etc., el Peltier se sobrecalentará y se destruirá solo. no es barato

Agregue un bloqueo de bajo voltaje. La descarga demasiado profunda de las baterías de plomo-ácido las dejará inutilizables muy rápidamente. Verifique el voltaje mínimo permitido para su batería.

Ahora, tiene 3 entradas para su interruptor:

  • Temperatura del frigorífico: ejecutar
  • Peltier demasiado caliente: parada
  • Batería baja: detener

Sería un poco complejo cablear todo esto con relés, por lo que sugiero mantener su interruptor de temperatura mecánico (si ya lo compró...) y cablear una seguridad muy simple para el resto: un MOSFET de bajo RdsON, un comparador LM339 , TL431 para verificación de batería baja y su elección de termistor.

Pruebe la configuración utilizando una fuente de alimentación de banco de corriente limitada, no su batería robusta.

EDITAR: voté a favor de su pregunta para compensar el -1 que tenía porque, aunque claramente necesitará mucha ayuda, se tomó el tiempo para explicar su problema claramente...

Me gusta mucho que hayas dado una respuesta muy constructiva. Los recién llegados a veces reciben un poco de amor duro cuando hacen preguntas aquí :)
¿El uso de una resistencia nominal de 60 W, 2,7 ohmios limitaría la corriente a un nivel seguro y, lo que es más importante, sobrecalentaría la batería?
Está bien para la prueba, póngalo en serie con su batería. ¡Retírelo mientras usa su refrigerador, por supuesto! También puedes usar una bombilla de 12V 100W (o varias más pequeñas en paralelo)
Tan bien. ¿Existe realmente alguna forma de obtener 12 V, 5 A constantes sin un terrible desperdicio de energía en el proceso?
@gnimmargorP Algunas otras cosas que debe tener en cuenta. A pesar de su función, a los módulos peltier NO les GUSTA someterse a ciclos térmicos con mucha frecuencia. Si ese interruptor térmico se enciende y apaga cada pocos segundos, el módulo no durará mucho. Nunca se debe permitir que los módulos Peltier se mojen y sellarlos no es tan simple. El control del ventilador debe estar separado del control Peltier. Apagar el ventilador con el peltier hará que se sobrecaliente debido a la inercia térmica. BUEN contacto térmico entre todas las superficies del módulo y los disipadores de calor es IMPERATIVO.
@Trevor ¡Buena captura con la inercia térmica! ¡Lo tendré en cuenta al hacer mi segundo diagrama de cableado! +1.
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