Interesant este că Ann are doar 15 ani, dar cu toate acestea a reușit să creeze un dispozitiv extrem de util, căruia i-a fost acordat un premiu special la târgul de știință Google. Inventatorul canadian a încercat să folosească ceva pe care orice persoană îl are din abundență în mănuși - căldura corporală. Ea a dezvoltat o lanternă care este încărcată de o pereche termoelectrică - un dispozitiv care generează curent dintr-o diferență de temperatură. Elementul principal al lanternei este un element Pelte obișnuit, accesibil, care este folosit pentru a răci cipurile într-un computer. O caracteristică a elementului Peltier este generarea de electricitate atunci când o parte este încălzită și cealaltă este răcită.

Ann Makosinski, în vârstă de 15 ani, poate economisi acum baterii - a făcut o lanternă alimentată de căldura palmelor ei

„Folosind patru elemente Peltier și diferența de temperatură dintre palmă și aerul din jur, am alimentat o lanternă care în cele din urmă produce lumină strălucitoare fără baterii sau piese în mișcare”, spune Anne Makosinski. „Laterna este ușor de utilizat și necesită doar o diferență de temperatură de 5 grade pentru ca dispozitivul să producă o putere de până la 5,4 mW și să poată ilumina un spațiu pe o rază de 1,5 m cu luminozitatea unei lumânări.”

Destul de ciudat, ideea de a calcula puterea pe care o poate produce o mână umană i-a venit în minte unui adolescent de 15 ani, și nu unui inginer al unei mari companii care produce surse de lumină. Ann Makosinski a calculat că, cu o suprafață utilă a palmei de 10 cm2, folosind un element Peltier (eficiență de 10%), se pot obține până la 57 mW de putere. Ca sursă de lumină pentru lanternă au fost alese LED-uri convenționale de 12V 5mm, care însă consuma prea mult înaltă tensiune(2500 mV) – lanterna de pe elementele Peltier nu a strălucit.

După o lungă căutare, Ann a decis să complice designul lanternei și a adăugat un convertor de putere - un circuit integrat LTC31088 cu o eficiență de 50% la 100 mV. Drept urmare, lanterna este formată din doar 4 componente: un transformator de creștere, un microcircuit, un condensator de 47μF și un LED.

Inventatorul a realizat 2 lanterne, F1 si F2, cu elemente Peltier de diferite dimensiuni: 16 metri patrati. cm și 5,4 mp. cm respectiv. Ambele lanterne au un diametru de 25 mm și o lungime de 125 mm și sunt un design simplu, dar eficient. Pentru a crea diferența de temperatură între elementele Peltier, Anne a folosit țevi din aluminiu și PVC cu fante pentru cele patru elemente Peltier. PVC-ul creează izolație termică, împiedicând mâna să încălzească țeava de aluminiu, care la rândul ei este răcită de aerul care circulă în ea. Întreaga construcție a costat doar 26 de dolari, ceea ce nu este atât pentru o lanternă „eternă” care nu are nevoie de baterii. Cu o diferență de temperatură de 5 grade, F1 produce lumină cu o luminozitate de 32 de lumeni pe metru pătrat. m și F2 – 43 lumeni pe mp. m. Desigur, cu cât diferența de temperatură este mai mare, cu atât lumina este mai puternică.

Anne Makosinski se uită mai departe. Ea a calculat că o persoană obișnuită disipează „inutil” aproximativ 97 W pe oră sau 5,7 mW pe metru pătrat sub formă de căldură. cm corp. Acest număr mare energie utilă care poate fi folosită pentru iluminat, alimentarea senzorilor, încărcare dispozitive mobile etc.

După cum știți, elementele Peltier sunt convertoare termoelectrice. Când se aplică tensiune, o parte a elementului se încălzește și cealaltă se răcește. În schimb, atunci când un element este încălzit, acesta produce energie. La contactul cu pielea umană, se generează doar 0,1 V Acest lucru complică sarcina, deoarece LED-ul albastru folosit de autor necesită o tensiune de 3,5 V. Dar și aici autorul a găsit o cale de ieșire. Deci, să începem.

Instrumente și materiale:
-Elemente Peltier;
-Firma de cupru;
-LED albastru;
-Toroid;
-Tranzistor bipolar;
-4,7 Ohm rezistență;
-Tub din plastic;
-Colorant;
-Carton;
- Folie;
-Scotch;
-Foarfece;
-Fier de lipit;
-Riglă;
-Pistol de lipici;

Pasul 1: Întocmirea cazului
În primul rând, autorul taie 10 cm de tub. De-a lungul circumferinței, mai aproape de o margine, face marcaje pentru elementele Peltier. Vor fi trei în total. Decupează ferestrele.

Vopsește tubul cu vopsea neagră.

Tăiați un cerc din carton cu diametrul egal cu diametrul tubului.

Decupează cartonul pe ambele părți opuse. Se lipește de capătul țevii care este mai aproape de fante.

Pasul 2: Instalarea elementelor în carcasă
Conectează elementele Peltier în serie. Capetele din mijloc sunt scurtate și lipite. Lipiți firele până la capetele extreme.

Montează elemente pe caroserie, instalându-le în ferestre decupate.

Capetele firelor sunt trase într-o gaură din carton, în interiorul carcasei.

Pasul 3: toroid
Deoarece LED-ul funcționează la o tensiune de 3,5 V, iar elementele pot produce doar 0,3 V, autorul asambla un așa-numit „hoț de joule”. Pentru asta are nevoie de un toroid.
Pentru a face mai ușor deosebirea firelor, autorul le-a luat culori diferite. Împreună firele. Apoi, trecând capătul prin inelul miezului de ferită, le înfășoară în jurul miezului. Se înfășoară până acoperă complet miezul. Curata capete. Ia două capete de culori diferite din părți diferite ale inelului și le răsucesc. Apoi o lipi. Acesta este punctul general.

Pasul 4: Verificarea funcționalității circuitului
Verifică funcționalitatea circuitului prin conectarea circuitului așa cum se arată în fotografie. Circuitul este următorul: capătul toroidului - rezistor - piciorul mijlociu al tranzistorului - piciorul drept al tranzistorului + LED-ul contact negativ - piciorul stâng al tranzistorului; baterii - capete lipite ale toroidului.
Utilizează o baterie de 1,5 V ca sursă de alimentare. Autorul a folosit un tranzistor NPN, de orice marcare. Dacă totul este asamblat corect, LED-ul ar trebui să se aprindă.

Pasul 5: Asamblarea finală a lanternei
El lipită circuitele cu unele modificări Un rezistor este lipit la unul dintre capetele toroidului. Lipiți jumperii la picioarele laterale ale tranzistorului, iar capătul liber al rezistenței la cel din mijloc. Al doilea capăt al toroidului este lipit la borna dreaptă a tranzistorului și catodul LED-ului la acesta. Anodul este lipit pe piciorul stâng.

Negativul elementului Peltier este lipit pe piciorul drept al tranzistorului. Plus lipire la două fire toroidale lipite împreună.

Această publicație conține o idee care implementează un design practic al unei lanterne LED bazate pe un singur element Peltier. Ca sursă de energie termică – obișnuită conductă inchîncălzirea bateriilor. Temperaturile variază între 60 și 65 de grade. În felul acesta poți face lampă de masă găsi multe întrebuințări. De la o simplă lumină de noapte în casă la iluminat de urgență la intrare. Această lanternă este formată din doar 5 părți. Conductă de căldură, generator Peltier, frigider, convertor DC boost. Încărcare sub formă de LED-uri. Urmărește videoclipul de Igor Beletsky.

Puteți cumpăra acest modul și convertor TEC1-12706 din acest magazin chinezesc.

Pentru ce este nevoie de o conductă termică?

Pentru a transfera eficient căldura la un convertor termoelectric Peltier, autorul a adaptat o formă de U profil de aluminiu. Golurile dintre conducta de încălzire și profil trebuie umplute etanș cu folie subțire de aluminiu. Ca urmare, se asigură un contact strâns între țeavă și interiorul profilului. Maestrul a folosit cel mai comun și mai ieftin TEC1-12706. Dimensiune 40 x 40 milimetri. Foarte ușor de cumpărat. Modulul generator de energie electrică este prins între o țeavă conducătoare de căldură și un radiator al computerului. Îl găsești pe piața de radio demontată pentru bănuți. De preferință dimensiune mare.

Conexiunea trebuie să fie strânsă pe perete. Folosim șuruburi și cleme. Nu este la fel de frumos sub o șapă de plastic, dar rezultatul este același.

Partea principală, fără de care nu va funcționa. Acesta este un convertor de creștere a tensiunii. La o diferență atât de slabă de temperatură de 30 de grade, turnarea nu va produce mai mult de 0,5 volți. Convertorul ridică tensiunea la 3-5 volți. Lumina LED trebuie aprinsă. O poți face singur; există multe diagrame pe Internet. Dar eficiența lor este departe de cea a unui microcircuit aici este de peste 90%. Există o ieșire USB convenabilă pentru conectarea unei încărcături. Orice lanternă LED va funcționa, atâta timp cât are becuri de 3 volți.
Stăpânul a găsit aplicație utilă lanternă acasă. Prin întregul apartament există un lung și coridor îngust. Este greu să mergi de-a lungul ei fără să te lovești de nimic. Poți aprinde lumina, dar aici este problema: comutatorul este în mijlocul coridorului și trebuie să mergi și să-l simți. Această problemă s-a terminat. A trebuit să mă ocup de cablaj. Cel mai important lucru este că obții lumină de la bateria de încălzire practic pentru nimic. La urma urmei, toată căldura care trece prin elementul Peltier este disipată în apartament.

Iată o invenție interesantă a unui adolescent din Victoria, British Columbia, Canada.
Ann Makosinski, care are doar 15 ani, a arătat lumii invenția ei - o lanternă care funcționează folosind căldura corpului uman. La școala ei a existat un concurs pe proiecte științifice și pentru asta fata a creat o astfel de inovație.

Cum funcționează lanterna

Ann a spus că au fost folosite elemente Peltier și a fost folosit și fenomenul diferenței de temperatură dintre aer și palma umană. Rezultatul este o lanternă care funcționează fără baterii. Pentru ca lumina să apară, este necesară doar o diferență de 5 grade între aer și temperatura corpului.

Cum a fost creat lanterna miracolului

Mai întâi, desigur, a fost asamblat un prototip. Pentru a-l crea, Ann a făcut calculele necesare pentru a afla dacă căldura corpului (sau, mai precis, palma) ar putea deveni o sursă constantă de electricitate pentru lanternă. Practica a confirmat calculele fetei. S-a dovedit că mâna omului poate produce suficientă căldură pentru a o transforma în electricitate. Și apoi lanterna va funcționa fără baterii sau alte surse, dar numai din căldura corpului uman.

Elemente din care este asamblată lanterna

Secvența de asamblare a lanternei inovatoare a fost următoarea: Ann a luat un tub gol din aluminiu și au fost montate elemente Peltier în el. Apoi fata a plasat tubul cu elementele într-un alt tub, acum de clorură de polivinil, cu o gaură mică. Acest lucru a permis aerului să circule și să răcească dispozitivul. Și totul a funcționat: lanterna a început să strălucească puternic când diferența de temperatură era de doar cinci grade Celsius.

Componenta economică a invenției

Au fost create în total 2 prototipuri și ambele au funcționat cu succes. Este curios că acest produs este foarte ieftin, costul componentelor acestor 2 mostre a fost de doar 26 de dolari. Și ca rezultat munca creativă Ann Makosinski a participat și a devenit una dintre cele 15 finaliste la prestigioasa competiție de invenții științifice GoogleScienceFair pentru adolescenți cu vârsta cuprinsă între 15 și 16 ani.