半導體溫差發電機原理及製作

2022-03-15 14:32:50 字數 1762 閱讀 2157

製作要點如下:

1.介質導管和高低溫差面的製作將兩根直徑30.5mm、長1000mm的鋁管兩端車絲,以便在使用時經活接頭接人蜂窩煤熱水爐的冷、熱水管路,按圖2剖面的形狀加工後,分別和寬60mm、厚3mm、長1000mm的鋁條焊在一起,焊接要充分、厚實。

鋁條與半導體溫差發電模組相貼的冷熱端傳導面要平整光滑。再試著將要安裝的半導體溫差發電模組在冷熱傳導面間間隔排列(筆者一共用了10塊),然後在鋁板邊緣按每個模組每邊兩個緊固螺栓鑽好孔。用絕緣板做乙個尺寸合適的槽子,用空調保溫套管作保溫材料,將其剪開卡套在熱(水)介質導管上,再將絕緣板槽固定上即可;冷(水)介質導管則無需保溫。

2.半導體溫差發電模組的測試選用與裝配

正規廠商提供的半導體溫差模組一般都有效能指標,你可別讓上面十幾伏幾十安的數值弄得眉開眼笑,那是它們致冷制熱的耗電指標,發電它們可低能呢。筆者曾經測試過同一批產品的發電效能,空載電壓有的3.4v有的2.

7v,空載電流有的1.6a有的0.7a。

只有採用對溫差特別敏感的,才有可能diy出較理想的發電裝置來。具體的測試方法是:下面用一塊大功率音響拆下的鋁散熱塊什冷源(散熱),上面把電熨斗撥到低溫擋作熱源,用萬用表進行測試。

注意測試一塊要停頓一下,讓鋁散熱塊冷下來再測下一塊,否則不准。接下來就是對模組厚度一致性的把握,把稍薄和稍厚的拿下不用,不然整個元件都沒法裝緊。這些工作完後就可以進行溫差發電模組元件的裝配了,均勻地在模組雙面薄薄塗上導熱矽脂,逐片擰上四個緊固螺栓,模組被卡緊不能移動就算裝好。

3.發電模組元件的連線。

將溫差發電裝置接入冷、熱水管路,機械裝配完成。接著就是對發電模組單體發電工作狀態的檢測,看看有沒有電壓電流明顯偏低的。如果有多半是沒有被緊固螺栓卡緊,需要採取措施解決,否則在併聯中將成為負載,在串聯中成為電流「瓶頸」。

半導體溫差發電模組正反向電阻很低。且差別不太大,攝氏10度溫差時僅幾歐至十幾歐,這時它難與負載匹配,發電效率極低,但隨著溫差的加大迅速上公升至幹歐級。由於安裝面向的關係,紅黑引線並不代表實際的正負,檢測單體發電工作狀態的同時也弄清了正負極。

可以根據負載的情況進行併聯、串聯的連線。半導體發電模組元件的總功率並不等於單體功率的簡單相加,會遠小於它,尤其是併聯狀態。筆者將10塊單體發電模組全部串聯。

小流量使用熱水,開路電壓為13.93v,開路電流345ma(時為夏季,冬季自來水溫度將下降攝氏20~25度,溫差增加攝氏15~20度,功率要比夏季大得多):熱水停用,開路電壓為6.

23v,開路電流7ma。

4.控制電路的製作。

該發電裝置在夏季便可以直接帶動9v的直流小風扇或50粒的led燈,但只能與熱水同步。如要擴大供電範圍靈活用電,需要配置控制電路和蓄電池。筆者使用的控制電路是依據《電子報》上一款充電控制器原理圖製作的,因尊重設計者的勞動在此就不依樣畫葫蘆。

為了滿足對此有興趣的讀者,筆者另製作了乙個簡易實用的控制電路,見下圖。

由三端可程式設計積體電路tla31和三極體c2500組成穩壓充電控制電路。該電路適應輸入電壓的大範圍變動,輸出電壓可調且穩定精度較高。其中r2、r3為tl431參考電壓vref的調整電阻,改變它們的阻值便可調整輸出電壓的高低,筆者在除錯時取r2=16.

81kω、r3=12.05kω,輸出電壓穩定在7v,並承受輸入電壓從9v到20v(甚至更高,未測)的大幅變化。三極體要求耐壓30v、電流大於0.

5a、hfe120以上的。d1是隔離二極體,接人電路有0.5v左右的壓降,設定輸出電壓值時應當考慮進去。

該電路給6v鉛酸蓄電池充電效率較高,接近充滿即轉入涓流充電,直至電流為零,不會發生過充現象。若將輸出電壓調在4.2v,可快速地給3.

6v的手機電池充電。蓄電池的過放保護由逆變器承擔(欠壓報警),此不贅述。

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