Elemento calefactor micro rectangular para calentamiento de capa delgada

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El propósito

El objetivo principal es crear un pequeño dispositivo de mano que calentaría una película delgada (localmente) a \ $ 50-70 ° C \ $ deslizándose sobre ella. El área de la película es \ $ < 150cm ^ 2 \ $. Un objetivo secundario sería crear un dispositivo con los mismos parámetros que enfriarían la película (localmente) a \ $ < -28 ° C \ $ para revertir el proceso.

Dominio del problema

El problema con el que necesito ayuda

  1. Estuche de tamaño razonable dentro del rango de unidades de centímetros.
  2. \ $ 1mm \ veces 20mm \ $ elemento de calefacción (1 mm o menos si es posible para aumentar la eficiencia)
  3. Un circuito al servicio del elemento de calefacción
  4. Battery

No quiero calentar el material en sí (o lo hago, pero muy superficialmente, tal vez con una profundidad de 0.001 mm). Este dispositivo debe ser alimentado con una batería de baja capacidad (por ejemplo, 1700mAh, 1.5V) durante el mayor tiempo posible.

Se me ocurrieron un par de ideas, pero no puedo averiguar los parámetros y los componentes específicos a utilizar.

1. Termistor

Como elemento de calefacción autorregulador, el termistor parece ser simplemente perfecto para este propósito. ¿Pero qué parámetros exactos debería tener? ¿Será lo suficientemente eficaz? ¿Y dónde puedo comprar un termistor con esos parámetros específicos?

2. Módulo Peltier

Otra solución que me viene a la mente es utilizar un módulo Peltier. Utiliza mucha energía, pero tal vez si lo hago lo suficientemente pequeño (¿dividiendo un Módulo Peltier ya hecho en filas separadas?), Tal vez la potencia de entrada no sea tan alta. Las preguntas sobre el termistor también se aplican aquí.

    
pregunta Alex

3 respuestas

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Puede usar una lámina de poliimida grabada calentador de película delgada tal como los realizados por minco.

En lo que respecta a la refrigeración, si se tratara de una aplicación seria de alto volumen, estaría buscando algo distinto a los módulos Peltier, probablemente completamente fuera del reino de EE. Los peltiers son demasiado ineficientes y tienen demasiada masa térmica.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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1) Se utiliza un termistor para detectar la temperatura, no para cambiarla. Es un dispositivo de entrada, no un dispositivo de salida. No estoy seguro de que puedas usarlo para cambiar la temperatura.

2) Un elemento peltier funcionaría: puede encontrar pequeños, por ejemplo, 2 cm x 2 cm, que no deberían consumir mucha energía. Un peltier calienta / enfría proporcionalmente a la corriente, por lo que tendría que jugar con él para encontrar un equilibrio entre potencia y eficiencia energética.

Si solo necesita 50 grados C, puede echar un vistazo a la compra de este tipo de guantes para calentar las manos y abrirlos. En su interior tienen un elemento de calentamiento rectangular que es básicamente una resistencia. En general, un elemento calentador de resistencia será más eficiente que un calentador para calefacción, ya que el calentador gasta energía para calentar un lado y enfriar el otro; un elemento calentador de resistencia solo se calienta.

enlace

Para comprar estos dispositivos, puede obtenerlos en dx.com si puede esperar o simplemente buscar algo en Digikey.

    
respondido por el Gonzik007
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Los módulos Peltier son ineficientes, incluso en comparación con otros métodos de enfriamiento (también ineficientes), pero, por lo que sé, no hay otro dispositivo para competir en un factor de forma pequeño. Obviamente, un peltier no es tan pequeño como un calentador de película delgada, pero tiene la ventaja de que puede usarlo para calentar y enfriar. Para calentadores pequeños, donde también se requiere enfriamiento, a menos que el costo (los 40x40 mm comprados en América del Norte tienden a ser de 20 a 40 shmeckels, y el más barato que conozco son los que se venden en aliexpress por unos 2,5 shmekels), un tipo más pequeño es en realidad genial.

Debido a que un calentador puramente resistivo se puede considerar 100% eficiente (toda la energía utilizada por el circuito se convierte en una salida útil), siempre que exista una fuente libre de calor, un peltier se puede ver como Un > 100% de calefacción eficiente dentro del marco del sistema, que proporciona más calor que la potencia que el circuito realmente está usando. En su ciclo de enfriamiento, un peltier será ineficiente, y la cantidad de uno que necesite dependerá de la carga térmica, pero si lo único que quiere hacer es eliminar el calor que ya había localizado allí, probablemente pueda salirse con la suya. uno pequeño.

La desventaja que veo si estás tratando de lograr un factor de forma realmente pequeño, es que necesitarás un disipador de calor y / o un ventilador si pretendes usar un peltier para el enfriamiento, y estos probablemente serán considerablemente más grandes que el propio módulo. El disipador de calor y / o el ventilador tendrán que ser suficientes para disipar la carga térmica más las pérdidas eléctricamente conductoras, más las pérdidas por conducción térmica (cualquier calor que se devuelva del lado caliente al lado frío debe transferirse nuevamente). IIRC debido a las pérdidas de conducción térmica, combinadas con la naturaleza de las pérdidas de corriente DC, los peltiers tienden a funcionar mejor en el modo de corriente continua, en todo su rango de conducción, en lugar de PWM.

Si desea investigar esto, consideraría usar un enfriador de CPU de factor de forma pequeña . Si observa en su tienda de informática local, puede obtenerlos a precios muy por debajo de su valor de componente cuando los tipos de cpu se vuelven obsoletos (casi todo el tiempo donde vivo). Pueden tener características como tuberías de calor omnidireccionales con un revestimiento sinterizado o ranuras en el interior para la acción capilar. El rendimiento térmico del cobre es superior al aluminio, y el rendimiento térmico de las tuberías de calor de cobre es mucho mejor que un peso igual del cobre sólido. Tenga en cuenta que algunos tipos y tamaños de tuberías de calor pueden dañarse por las temperaturas de congelación.

    
respondido por el K H

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