Vestível para resfriamento de água: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Alguns de vocês devem se lembrar do meu 5 Minute USB Wrist Cooler, um projeto usado para resfriar meu corpo sem ter que suar. A desvantagem disso foi que durou apenas cerca de 5 minutos. Graças ao patrocínio do DFRobot, pude estender esse tempo para cerca de três horas e resfriar mais do que apenas meu pulso esquerdo.

Este projeto usou para resfriar água em um bloco de alumínio usando um Módulo Peltier e um PC Fan, então empurra através de alguns tubos usando uma bomba DC. Eles são alimentados por baterias recarregáveis de íons de lítio que podem ser carregadas com um painel solar montado na parte traseira. O tubo do Liquid Cooling Wearable deve ser usado sob uma camiseta apertada para maximizar o contato com a pele. Usando um Dfrduino, eu até adicionei um controlador automático de temperatura que usa um DHT22 para ativar o wearable.

Fotos comigo usando em breve (versão 2), mas por enquanto, vamos começar!

Etapa 1: Ferramentas e materiais

Para este projeto, você precisará (todos eles abrem em novas guias automaticamente):

Conversor Boost

DFRduino Uno Rev3

Bomba de água 12VDC

12VDC Sunflower Solar Charge Controller

Carregador Multifuncional Inteligente

Peltier Fan Kit

Tubo de vinil de 5/16"

Jumper Wires (para teste)

Placa de ensaio (para teste)

Baterias de íon-lítio

Bateria do banco de potência

Multímetro

Sensor DHT-22 de Temperatura e Umidade

Painel solar de 5 watts

Etapa 2: montagem do dispositivo de resfriamento

Primeiro, cubra o bloco de resfriamento de alumínio com almofadas térmicas, pasta térmica ou graxa térmica. Não coloque muito, pois isso prejudicará o processo de transferência de calor. Agora cole seu módulo Peltier nele com o lado etiquetado voltado para você.

Em segundo lugar, certifique-se de que a combinação do dissipador de calor e da ventoinha funcione. Parafuse o ventilador no dissipador de calor e ligue-o. A parte inferior do dissipador de calor deve estar um pouco mais fria do que o ambiente, mas não muito, já que a ventoinha está soprando ar no momento. Se funcionar, vá para a próxima etapa.

Por último, cubra o outro lado do Peltier e cole-o no dissipador de calor. Agora, seu bloco de alumínio resfriará a água que fluirá por ele e a ventoinha acoplada ao Peltier eliminará o excesso de calor. Usei um pouco de fita adesiva para fazer uma ligação mecânica mais forte, mas não é necessário. Agora estamos prontos para conectá-lo à bomba e ao tanque com nossa tubulação. Conecte os dois fios em um para facilitar a fiação. Esses são componentes de extração de alta corrente de 12 V, portanto, certifique-se de usar uma bitola de fio grande.

Etapa 3: bombas e encanamento

Bomba Eletrônica

A bomba vem com um plugue padrão com fios expostos na extremidade. Solde esses fios em um conversor de reforço, pois nossa tensão padrão de 5 volts não vai cortá-los. Estaremos usando o impulsionador para obter 11vdc de nossas baterias. Por outro lado, solde um cabo USB. Use o potenciômetro para definir a tensão de saída para cerca de 11 volts. A bomba está com taxa de 6v-12v, mas decidi ficar seguro com 11 e também não sobrecarregar muito o conversor boost, pois ele não tem dissipador de calor extra. Teste sua eletrônica conectando a bomba e submergindo-a na água. Deve estar ligado.

Tanque e Tubulação

Para armazenar a água do sistema, usei uma lata de alumínio de 2 ". Tentei usar um cano de PVC de 2", mas era muito grosso para a bomba caber, exigindo que eu limasse a bomba ou raspasse o interior do corpo. Tubos de PVC. Vou atualizar o projeto para PVC na próxima versão. Conecte a tubulação que veio com sua bomba a ela e, em seguida, ao bloco de alumínio. Usando um pouco do tubo de vinil, conecte o outro lado do bloco de resfriamento de alumínio e prenda-o no interior do tanque de água (lata de alumínio neste caso). Feito isso, teste sua bomba dentro do tanque enchendo-o e ligando-o. Também é importante fazer isso para verificar se há vazamentos.

Etapa 4: Resfriamento, Código e Circuito

Resfriamento

Usando o Dfrduino, você precisará definir um índice de temperatura mínimo para ativar o Peltier e a combinação de resfriamento por ventilador. Faremos isso usando o sensor de temperatura e umidade DHT22 barato, mas confiável. Usarei o pino analógico 0 para o fio de dados, mas você pode usar outro se desejar. Conecte o VCC e o GND aos seus respectivos pontos no Dfrduino. Isso nos dará informações, mas não faremos nada por si só. Para realmente ligar (e desligar) o dispositivo de resfriamento que construímos, precisamos configurar um relé para ligar e desligar eletromecanicamente. Eu só tenho relés de 12 V e os Arduinos têm uma saída máxima de 5 V, então estou usando um conversor boost para aumentar a tensão de 5 V para 12 V para que ele seja ativado.

Circuito

O circuito mencionado é alimentado por energia solar usando o Sunflower Solar Controller da DFRobot. Ele pega a entrada do meu painel fotovoltaico de 12 V (5 W) e a regula em uma voltagem e corrente utilizáveis. O carregador multifuncional inteligente também da DFRobot usa isso para carregar as baterias mostradas na imagem, mas também funciona como um banco de energia para fornecer energia para o dispositivo de resfriamento funcionar.

Código

Link para o código do acionador do índice de temperatura.

Copie e cole o código em seu Dfrduino para que o ventilador (e, por extensão, o módulo Peltier) ligue se estiver quente o suficiente.

Etapa 5: como funciona

Como em minhas outras compilações Peltier, o cooler termoelétrico obtém uma voltagem definida (12 volts neste caso) e bombeia calor de um lado do módulo para o outro. Isso resfria drasticamente um lado do quadrado de cerâmica e aquece o outro lado. Para evitar danos ao nosso componente por retropropagação de calor, devemos usar o resfriamento ativo na forma de um grande dissipador de calor e ventilador. Este projeto usa o lado frio para remover o calor da água que viaja através de um bloco de alumínio e, em seguida, utiliza uma bomba CC para empurrá-lo por todo o corpo do usuário usando um tubo de vinil. Para aumentar o contato com a pele, uma camisa justa é usada sobre ela.

Para economizar um pouco de energia nas partes que consomem mais energia, o ventilador e o Peltier são desligados se ficar muito frio (você vai para dentro de casa, por exemplo). O Dfrduino é conectado a um conversor boost para ligar um relé e alimentar o conjunto de resfriamento se e somente se os dados do sensor de temperatura e umidade DHT22 o justificarem.

Etapa 6: Agradecimentos especiais ao DFRobot

Este foi um projeto muito grande, então estou feliz por ter sido patrocinado pelo DFRobot. Ótima qualidade de produto e remessa rápida como sempre. Confira a loja deles aqui.