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 OutRunner 
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  [這篇文章最後由OutRunner在 2005/04/08 11:44am 第 5 次編輯]#w'P%
溫控冰箱 自己做  (4/8 異動內容: 前言&溫度控制內容小改)=
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   i:
1. 前言:k,W{lA
 這一篇的內容是自製溫控冰箱, 希望盡量講的深入一點, 所以內容可能有點硬, 部分內容可能解釋得不很清楚(偷懶), 請多包涵, 有溫控需要的人可以參考看看.(?`%K
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   jK%
 藍色文字代表連結, 可點選查看內容.'%i
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   `EcD
 新蟲友可先參考去年的舊文:7)p
 DIY冰箱 Il
 DIY冰箱 II`^JL~
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   t
2. 材料:A
 1. 木櫃    - 1個 $100  - 98x63x72cm)F
 2. 致冷晶片  - 1片 $280  - TEC1-127.10 (最近漲價?)t&L0
 3. 保力龍片  - 6片 $200  - 60x90x2.4cmN\i|I
 4. 水冷系統  - 1組 $700  - 含水箱/幫浦/水冷頭/散熱排l-._*
 5. 散熱片   - 1個 $100  - 7x12x5cm1X
 6. 風扇    - 2顆 $100  - 6x6cmNi
 7. 電源供應器 - 1個 $100  - AT 250WOD
 8. 溫度開關  - 1個 $400  - 0~40度C^Oo~
 9. 可變電阻  - 1個 $100  - 50W 2Ω (選配)6}(z
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   k+8p:
3. 理論與計算:g'^m
 自製冰箱最重要的就是要達到降溫目的, 所以這裡先講解一下降溫的兩個重點, 冷卻能力與隔熱效果, 以免做出來的冰箱不敷使用._]
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   ||
冷卻能力:xik
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   7@U')
 致冷晶片的冷卻效率受到許多因素影響, 包括規格/電流/溫差等. 這次我們使用TEC1-127.10的最大致冷力是88.9W, 這是規格中在理想狀況下的致冷力, 當然在一般使用下是不可能達到的. 因此, 我們必須先大致估算一下我們的冷卻系統實際的冷卻能力.!4\W
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   L
 致冷晶片的致冷力並不是跟電流成正比, 請參考廠商提供說明-致冷力與電流的關係, 實測中接上電源供應器12V, 測得電壓11.6V, 電流7.2A, 耗電量84W.=T(4A
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   p\|D
 影響致冷力的另一個因素則是冷熱面兩端的溫差, 溫差越小效率越高. 綜合電流與溫差, 廠商提供一個估算致冷力的方式-能源轉換效率-說明/圖表, 因此我們可以計算I/Imax與dT/dTmax來查出COP以估算出實際的致冷力.{gua
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   {
 首先我們要訂定使用環境的溫度與冰箱的預定溫度, 就我的例子而言, 我希望可以在夏天室溫30度C的時候, 冰箱溫度不超過20度C. yN&
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   ~
 再來就是冷熱面實際溫度估算.致冷晶片熱端部分我們使用水冷散熱, 一般來說, 銅製水冷頭的散熱效果非常好, 因此估計晶片熱端比水溫高3度C. 再來是水溫, 冷卻水主要是借由散熱排來跟空氣做熱交換, 而晶片的耗電量加上致冷力超過100W, 因此估計水溫比室溫高7度C. 冷端的部分使用鋁製散熱片, 雖然配上兩顆風扇, 但散熱效果有限, 因此估算冷端比冰箱溫度低10度C.s)|+
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   H\Ci
 系統各部分的溫度: 室溫30  <->  水溫37  <->  致冷片熱端40  <->  致冷片冷端10  <->  冰箱溫度20V1
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   I~XqLY
 估算致冷力所需的參數都有了:fb
 I = 7.2 (操作電流)t2#Gxa
 Imax = 10 (規格最大電流)&mE
 dT = 30 (致冷片熱端與冷端的溫差)03tQv
 dTmax = 67 (規格最大溫差)3V`3y
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   A3
 算出:$]a
 I/Imax = 0.72-YP?4
 dT/dTmax = 0.45.rWv
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   +uN6
 看圖得出: COP = 0.57G
 加上先前算出的 耗電量 = 84WOA
 得到 致冷力 = 47W;
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   pwT'X
 以上的估算雖然不是很精準, 但希望借由這個步驟, 可以使大家了解整個冷卻系統的流程, 以及如何增進致冷晶片的效率, 以達到冰箱所需的冷卻效果.k5'z?R
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   8&GA/#
隔熱效果:Diy?(
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   [H4@7/
 影響隔熱效果的因素有溫差, 隔熱材料的熱傳導係數, 隔熱材料的厚度, 接觸面積, 用一公式來表示:R`Z|Z
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   'ah&72
 熱傳導速率 dQ / dt = k * A * dT / h J|KU
 Q:熱能, t:時間, k :熱傳導係數, A:截面積, dT:溫差, h:厚度TiN!
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   4dwBp
 我們使用的隔熱材料是保力龍, 熱傳導係數是0.037W/m℃, 厚度0.024m, 木箱內部尺寸0.9x0.6x0.6m, 加上保力龍板後內部面積為2.48平方公尺, 預定溫差10℃.E$c
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   G
 根據以上數據, 得到 熱傳導速率 = 38W7H6H
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   D
 加上冰箱內兩顆風扇耗電量4W, 維持比室溫低10℃所需的致冷力為42W, 小於先前估算的致冷力, 雖然如此, 還是得再次強調, 這些計算的結果跟實際相比可能還是會有落差, 這裡的用意主要還是想讓大家了解影響冰箱溫度的所有因素, 這樣才能夠依照個人所需, 製作專屬的實用冰箱.C6L7Fb
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   v
 ps. 這裡並沒有考慮到食材所產生的熱量.zN$W
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   }ma-w
4. 溫度控制:F
 r?w9
 這是一張冰箱的外部配件圖, 可以看到一個溫度開關與可變電阻.2VZ o1
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   &:
 一般來說, 單獨使用溫度開關就可以達到溫控的目的, 不過這裡我們可以藉由致冷晶片的特性, 使溫度控制更加得心應手.6
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   J|Eas@
 供給致冷片不同的電壓, 可以得到不同的冷卻效率, 因此可藉由溫控電路來達到恆溫的效果, 但由於經濟考量, 將自動換成手動, 用簡單的可變電阻來供給不同電壓.0
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   HyV
  電源供應器的輸出電壓(5V/12V)可經由串接不同的電阻值來調整致冷晶片的操作電壓, 以得到適當的冷卻效率. 然而當室溫變化時, 冰箱溫度也會跟著變化, 因此, 必須再搭配一個3Pin的溫度開關, 當溫度過高時, 供給12V快速降溫, 當冰箱降到適當溫度後, 自動切換供給預先調整好的低電壓, 保持溫度穩定.B
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   rnrt
 兩段式功率可以減少溫度高低變換的頻率, 也有節省能源的效果, 實測中, 2V可以降2.5℃, 5V可以降6℃, 耗電量可是跟電壓平方成正比喔! 當然啦, 電阻也浪費了一些, 但總體來說還是節省不少.GBl
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   U~
5. 土木工程 :So
 這裡不會講太多的細節, 尤其是冷卻系統的組合, 可以參考DIY冰箱 I.DM>>?T
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   !g
 剛買來的木櫃:k"o'
 g
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 將中間兩片鋸下來做門:A7,yX7
 Q3o$SD
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 貼上保力龍:?
 1U3N
 ©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   qM#
 安裝冷卻系統:w|j
 I)!f\
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 完成. (會不會太混?)s0|&g
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6. 後記:hQh{
 冰箱已經製作測試完成, 上週開始使用, 目前狀況良好.'%;S
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 有任何問題歡迎po出來一起討論, 因為你的問題可能也是別人的問題, 所以請減少單獨來訊的可能. 1$
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 大部分的資料由網路上取得, 如有錯誤, 請來訊告知, 謝謝!Dt!VR|



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 緲微子 




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下面引用由OutRunner2005/04/06 06:11pm 發表的內容:t:w=oN
9. 可變電阻  - 1個 $100  - 50W 2Ω (選配)wb.zP

}_)
有在賣2Ω 的可變電阻嗎M
還是2kΩ?s



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發表文章時間2005/04/12 08:35:57pm IP: 已設定保密[本文共 231 位元組]  
 OutRunner 
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  2Ω , 重點是功率.F;>QJd
我提供的連結可以參考一下.e!3T



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發表文章時間2005/04/13 01:36:33pm IP: 已設定保密[本文共 70 位元組]  
 playaok 
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  可否請教一下電費?( T



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發表文章時間2005/04/13 03:47:39pm IP: 已設定保密[本文共 41 位元組]  
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  最高耗電量約100W, 每天24小時.P&-/N
電源供應器效率: 50% (估計)/
夏季電費: 3.4元/度7Zh7C
©昆蟲論壇 -- 昆蟲論壇   c+tLx0
這樣估計一個月要花:Nag&Y
100 x 2 x 24 x 30 x 3.4 / 1000 = 490元1
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如果接5V, 總耗電量約33W:>.Oew~
33 x 2 x 24 x 30 x 3.4 / 1000 = 162元oq6,)q



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發表文章時間2005/04/13 04:25:24pm IP: 已設定保密[本文共 241 位元組]  
 吉丁蟲 




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  有無火災之虞?CRC



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..........(︶)@.@(︶)...........


發表文章時間2005/04/13 04:26:17pm IP: 已設定保密[本文共 38 位元組]  
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下面引用由吉丁蟲2005/04/13 04:26pm 發表的內容:ZWkHN
有無火災之虞?dBU6+

有.#Q



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發表文章時間2005/04/13 04:35:42pm IP: 已設定保密[本文共 165 位元組]  
 tony888 

 

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  請問一下 OutRunner兄:K)
我想使用大星這一款迷你水冷o0
可以給個建議嗎g7P
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MBLnJ
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發表文章時間2005/04/13 05:37:05pm IP: 已設定保密[本文共 142 位元組]  
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  這台用來散熱會不夠力喔, 水溫可能會很高, 建議再串接一個水冷排效果會好一點,ex_
另外也要考量到水流量過小的問題.D/uQs+
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我本來打算在冰箱內部使用這款水冷, 但後來沒標到所以作罷,}
有機會的話我會再試試冰箱內部也用水冷的情況.Ji



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發表文章時間2005/04/13 05:47:55pm IP: 已設定保密[本文共 237 位元組]  
 tony888 

 

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  喔...原來如此 感謝指導啊9qtF
那這一款你覺得如何/w&g8
不好意思問題很多還請不吝賜教~L1
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KZt~
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  一定要這個牌子的話, 現在應該是WC-202, 看起來還ok, 不過很貴吧?E
建議還是買個二手堪用就好.oB`



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  想請教JT:
1.以溫控器控制電源供應器的開關,而啟動致冷晶片的開或關是否會影響晶片的壽命&
2.一般晶片的使用壽命大概多長^#



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發表文章時間2005/04/13 09:16:47pm IP: 已設定保密[本文共 139 位元組]  

 4 9 7 [ 1 2 3 4 ] 8 :

快速回覆主題: 溫控冰箱 自己做
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