06 novembro 2014

Cooler com Arduino e pastilha termoelétrica TEC1-12706

Vamos montar um pequeno cooler para manter a água gelada utilizando Arduino ? Isso é possível com o uso da pastilha termoelétrica TEC1-12706, que vamos utilizar nesse artigo :

Pastilha Termoelétrica TEC1-12706

Essa pastilha usa o Efeito Peltier para gerar temperaturas muito baixas (muitas vezes abaixo de 0), em um lado da pastilha, e temperaturas muito altas do outro lado. Essa pastilha é usada frequentemente em bebedouros , mini coolers ou então pode ser utilizada para refrigeração de CPU´s, ideal para quem gosta de um overclock. ;-)

A imagem abaixo ilustra o funcionamento da pastilha, com os seus pares de elementos semicondutores tipo P e N. Na pastilha TEC1-12706 temos 127 pares de elementos, responsáveis por gerar a diferença de temperatura entre os dois lados do componente :

Efeito Peltier
Imagem : Wikipedia

Uma das características dessa pastilha é esquentar de maneira muito rápida. Em poucos segundos um dos lados fica bem quente, e nesse lado é necessário um dissipador de calor para que as temperaturas não entrem em equilíbrio e anulem o efeito da pastilha. A ausência do dissipador pode até mesmo danificá-la.

Nos meus testes eu utilizei um dissipador de calor retirado de uma CPU, e uma fonte de computador para alimentação, já que a pastilha apresentou melhores resultados quando alimentada com 12v.

Não recomendo ligar a pastilha diretamente no Arduino, pois ele não vai fornecer a corrente necessária para esquentar/esfriar a pastilha. Verifique o datasheet da TEC1-12706 para se certificar dos níveis de tensão e corrente suportados. Nos meus testes a pastilha começou a esfriar à partir de 1A  (mais um motivo para não utilizar diretamente os 5v do Arduino). Opte por uma fonte de alimentação externa, de no mínimo 12V e 2 A.

Ok, e o que podemos fazer se a pastilha não funciona diretamente com o Arduino ?

Podemos utilizar o Arduino como um auxiliar para ligar e desligar a alimentação da pastilha, adaptando um sensor de temperatura que vai acionar a pastilha quando a temperatura chegar à um valor X, e desligar a alimentação quando a temperatura diminuir e chegar à um valor Y, formando assim um "cooler".

Para isso, eu utilizei um circuito composto pelo Arduino Uno, um sensor de temperatura LM35 e um relé de 2 canais (utilizando apenas um dos relés) :


Circuito Arduino - Pastilha termoelétrica



Fixei o LM35 em um recipiente com água e montei o meu cooler conforme a imagem abaixo. Não gostei muito do resultado com o LM35, já que o tipo de encapsulamento do sensor não ajuda na hora de monitorar a temperatura, Talvez o circuito fique melhor com um DS18B20, o DHT11 ou algum outro sensor de temperatura.

Estrutura cooler com pastilha termoelétrica

O programa abaixo monitora a temperatura do sensor (porta analógica A0) e aciona o Relé 1 (ligado à porta digital 4) caso a temperatura esteja abaixo daquela determinada na variável TEMP_MAX. Caso a temperatura chegue ao mesmo valor da variável TEMP_MIN, o relé é desligado. Os resultados também são enviados para o serial monitor, mostrando a temperatura atual, e o estado do relé :

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// Programa : Cooler com pastilha termoeletrica TEC1-12706
// Autor : Arduino e Cia

int pin = A0; // Pino analogico para ligacao do LM35
int pinorele = 4; //Pino digital ligado ao rele (IN1)

int TEMP_MAX = 20; // Temperatura maxima - liga a pastilha
int TEMP_MIN = 10; // Temperatura minima - desliga a pastilha

String estadopastilha;

// Variavel que armazenam a temperatura em Celsius
int tempc = 0; 
int samples[8]; // Array para precisão na medição

int i;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);     
  pinMode(pinorele, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // Loop que faz a leitura da temperatura 8 vezes
  for(i = 0;i<=7;i++)
  { 
    samples[i] = ( 5.0 * analogRead(pin) * 100.0) / 1024.0;
    // A cada leitura, incrementa o valor da variavel tempc
    tempc = tempc + samples[i]; 
    delay(100);
  }
  // Divide a variavel tempc por 8, para obter precisão na medição
  tempc = tempc/8.0; 
  
  // Se a temperatura estiver acima de TEMP_MAX, aciona a pastilha
  if(tempc >= TEMP_MAX) 
  {
    digitalWrite(pinorele, LOW);
    estadopastilha = "Acionada";
  }

  // Se a temperatura estiver abaixo de TEMP_MIN, desliga a pastilha
  if(tempc <= TEMP_MIN) 
  {
    digitalWrite(pinorele, HIGH);
    estadopastilha = "Desligada";
  }
  Serial.print("Temperatura : ");
  Serial.print(tempc,DEC);
  Serial.print(" Cels. - Pastilha : ");
  Serial.println(estadopastilha);

  tempc = 0;
  delay(1000); // Aguarda 1 segundo e reinicia o processo
}

Obviamente esse circuito não pode ser considerado um cooler "profissional", ainda precisa de muitos ajustes e algumas adaptações (um potenciômetro para regular a faixa de temperatura seria uma boa idéia), mas pode servir como base para o seu projeto utilizando a pastilha termoelétrica.

27 comentários:

  1. Mas se a pastilha trabalha em 6A, se ligar em uma fonte de 2A não vai queimar a fonte?

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    1. Boa tarde,

      Segundo o fabricante, ela funciona com correntes entre 0 e 6A e tensão entre 0 e 15,2V.

      Abraço!

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    2. Ok, mas vendo pela eletronica, se eu ligar algo (um motor por exemplo) em uma fonte que gera uma corrente maior que a fonte suporta, a fonte não queimaria?

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    3. Bom dia,

      Se você ligar um motor de 5A em uma fonte de 2A, a fonte vai queimar, pois o motor está "puxando" mais corrente do que a fonte aguenta.

      Agora se vc ligar um motor de 2A em uma fonte de 5A, o motor só vai puxar os 2A que ele precisa.

      Abraço!

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    4. Sim.. mas é isso q estou falando.. se ligar a placa peltier que "puxa" 6A em uma fonte de 2A ela vai queimar, não é?

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    5. Boa noite,

      Sim, mas essa placa funciona com correntes de "até" 6 Amperes. 6 Amperes é o máximo.

      Abraço!

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    6. Para o exemplo dado de um motor de 5A ligado a uma fonte de 2A eu creio que não queimaria o moto, ele apenas não teria corrente suficiente pra funcionar de medo adequado.

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  2. Estou utilizando uma fonte de pc.. na pastilha peltier o gnd é -12v e o positivo é +12v?

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  3. Estarei utilizando uma fonte de Pc, no peltier é +12v e -12v?

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    1. A minha não está congelando de modo algum..Não sei o q se passa..
      Tem algum contato seu pra eu enviar o que estou utilizando aqui?

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    2. queimou amigo!! Essas pastilhas não podem ser acionadas no modo ON/OFF. Ou vc utiliza um circuito analógico bem planejadO ou o arduino com PWM.

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    3. Voce teria alguma dica pra montar o circuito analogico?

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  4. Deixo como sugestão não utilizar Relays para acionamento. A vida útil das pastilhas vai cair para 1/4 do que duraria se fosse acionada com um drive e o controle PWM. Essas pastilhas são muito sensíveis a variações abruptas de corrente. É muito interessante até inserir um indutor de alta indutância em série com pastilha. Fica a dica.

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    1. Como você faria isso, usando PWM? E alteraria o código fonte?

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  5. Mas qual foi o resultado do projeto? A água gelou? Até que temperatura a pastilha atingiu (lado frio e lado quente) ? Quantos whats foram necessários? Consumiu muita energia? Desculpe tantas perguntas mas o assunto é interessante.

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  6. Uma duvida, eu posso colocar 1 dissipador em cada lado? ou o lado frio teria problemas pra se manter em temperatura menor que o lado quente?

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    1. Oi Felipe,

      Um dissipador de cada lado provavelmente iria anular o efeito de resfriamento.

      Abraço!

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  7. Eles sao a prova de agua? Vi um video onde colocam agua diretamente no componente, isso pode?

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    1. Bom dia,

      Não cheguei a mergulhar na água, mas eles são bem lacrados, quase 100% de certeza que são à prova dágua.

      Eu também cheguei a fazer essa experiência de colocar água diretamente no componente, sem problemas. :)

      Abraço!

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  8. Estou fazendo uma estufa com uma caixa de brinquedo, será que consigo diminuir a temperatura da caixa de plastico com um cooler e o peltier sem nenhuma isolação térmica? Aguardo a resposta para comprar o componente.

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    1. Oi Bruno,

      Com a pastilha peltier você consegue montar um esquema de refrigeração sim, só não tenho os detalhes do seu projeto para dizer se isso vai funcionar no seu caso.

      Abraço!

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  9. Eu estou tentando usar o mesmo meto(esquma) que você ultilizou para fazer sua pastilha funcionar, só que em uma caixa termica, entretando não estou consiguindo fazer com que a pastilha funcione idependente de quantos volts eu use.
    eu testei com uma bateria de 11v de airsoft e um de 9v

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    1. Bom dia Jeferson,

      Qual a amperagem dessas baterias ?

      Abraço!

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  10. olá,

    gostaria de fazer um projeto aqueça a água e mantenha aquecida, de modo que leia a temperatura da água a partir de um sensor apropriado e de acordo com a temperatura ele ligue ou desligue esta pastilha, e nesse caso a água seria adequada para dissipar o calor da placa? gostaria de alguma ajuda, pois sou realmente muito novo no arduino.

    Obrigado,

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  11. Boa tarde, sou leigo em eletronica entretanto gostaria de comprar a pastilha termoeletrica e adaptar no meu cooler do processador, poderia me ajudar ?

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  12. Seria possível fazer uma mini geladeira?

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