Betriebsanleitung
für Peltier-Explorer-Kit QC-SORT-0644-A
Quick Ohm Küpper & Co. GmbH
Unterdahl 24b
D-42349 Wuppertal
Fon: +49 202 4043 0
Fax: +49 020 4043 97
Email: info@quick-ohm.de
www.quick-ohm.de und www.quick-cool.de
20140526 Bedienungsanleitung Peltierexplorer Kit QC-127-1.4-3.7MS KippSch.
Inhalt
1 Allgemeine Hinweise 4
1.1 Gebrauch der Betriebsanleitung 4
1.2 Haftungsausschluss 4
1.3 Urheberrechtsvermerk 4
2.1 Grundsätzliches 5
2.2 Zielgruppe 5
2.3 Bestimmungsgemäße Verwendung 5
2.4 Wartung / Störung 5
3 Technische Informationen 6
3.1 Peltierelemente 6
3.2 Thermogeneratoren 7
3.3 Heatpipes 8
4 Montage des Peltier-Explorer-Kit 9
4.1 Peltier-Exploration 10
4.2 Heatpipe-Exploration 11
4.3 TEG-Exploration 12
5 Technische Daten 13
6 Datenblatt Peltierelement: QC-127-1.4-3,7MS 14
7 Hochleistungskühlkörper QC-KK-AL-04 17
8 Datenblatt Heatpipe QY-SHP-D8-150SA 18
9 Bezugsquellen und weitere Produkte 19
20140526 Bedienungsanleitung Peltierexplorer Kit QC-127-1.4-3.7MS KippSch.
1 Allgemeine Hinweise
1.1 Gebrauch der Betriebsanleitung
Die Betriebsanleitung ist Bestandteil des Produktes und enthält wichtige Hinweise für Wartung und
Betrieb. Die Betriebsanleitung wendet sich an alle Personen, die das Produkt in Betrieb nehmen,
Wartungen durchführen oder mit ihm Arbeiten verrichten. Sie ist stets griffbereit in Nähe des
Produktes aufzubewahren und dem zuständigen Personal zugänglich zu machen.
Auch wenn Sie bereits in der Vergangenheit ein Produkt von Quick-Ohm erworben haben, lesen Sie
bitte dennoch die mitgelieferte Bedienungsanleitung aufmerksam durch. Nur so ist sichergestellt,
dass Sie mit den Eigenheiten des Produktes vertraut und auf dem aktuellsten Wissensstand sind.
Hinweis:
Diese Bedienungsanleitung ist optimiert für eine Verbreitung auf elektronischem Wege. Um
die bestmögliche Lesbarkeit auf Papier zu erreichen ist ein Ausdruck in Farbe ohne
Größenanpassung zu bevorzugen.
Jedes Kapitel und seine Unterkapitel sind so aufgebaut, dass Sie alle relevanten Informationen für
die durchzuführenden Arbeiten erhalten. Gegebenenfalls wird auf andere Kapitel verwiesen. Es ist
daher darauf zu achten, dass Sie stets die vollständige Bedienungsanleitung zur Verfügung haben.
Für Kritik und Anregungen sind wir stets dankbar. Darüber hinaus können Fehler nicht
ausgeschlossen werden. Teilen Sie uns bitte mit, wenn Sie einen Fehler entdecken.
1.2 Haftungsausschluss
Die Einhaltung der Betriebsanleitung ist Voraussetzung für einen sicheren und störungsfreien
Betrieb und Erreichen der angegebenen Produktspezifikationen bzw. Leistungsmerkmale. Für
Personen-, Sach- und Vermögensschäden, die wegen Nichtbeachtung der Betriebsanleitung
entstehen, übernimmt Quick-Ohm keine Haftung. Mängelhaftungsansprüche sind in solchen Fällen
ausgeschlossen.
1.3 Urheberrechtsvermerk
© 2012 – Quick-Ohm. Alle Rechte vorbehalten.
- 4 -
2 Sicherheitshinweise
2.1 Grundsätzliches
Das Gerät darf nur in Betrieb gesetzt werden, wenn diese Bedienungsanleitung vollständig gelesen
und verstanden worden ist.
Die folgenden grundsätzlichen Sicherheitshinweise dienen dazu, Schäden an Personen, Sachwerten
und der Umwelt zu vermeiden. Es muss sichergestellt sein, dass alle Sicherheitshinweise beachtet
und eingehalten werden. Vergewissern Sie sich, dass Anlagen- und Betriebsverantwortlichen, sowie
Personen, die unter eigener Verantwortung am Produkt arbeiten, die Betriebsanleitung zugänglich
ist und dass sie vollständig gelesen und verstanden worden ist. Bei eventuellen Unklarheiten oder
weiterem Informationsbedarf, wenden Sie sich bitte an Quick-Ohm.
2.2 Zielgruppe
Dieser Bausatz ist nicht für Kinder unter 14 Jahren geeignet. Er stellt kein Spielzeug dar, sondern
ist ein Lehrmittel!
2.3 Bestimmungsgemäße Verwendung
Dieses Peltier-Explorer-Kit ist ausschließlich für den kurzzeitigen Betrieb unter fachkundiger
Leitung bestimmt. Es dient nur der Veranschaulichung vom Peltier-Effekt und Seebeck-Effekt. Es
ist nicht für einen Dauerbetrieb ausgelegt. Eine Betriebszeit von 15 Minuten darf nicht überschritten
werden. In jeder Betriebsphase muss das Gerät unter fachkundiger Aufsicht verbleiben.
Nur die in der Bedienungsanleitung aufgeführte Verwendung gilt als bestimmungsgemäße
Verwendung. Anderweitige Verwendungen, gleich welcher Art, gelten als unsachgemäße
Verwendung und geschehen einzig auf Verantwortung des Betreibers.
2.4 Wartung / Störung
Auch bei ausgeschaltetem System kann bei Wartung oder Störung eine Gefahr durch gespeicherte
Energie auftreten (insbesondere Wärme). Da es sich um ein System basierend auf Peltierelementen
handelt, können Bauteile sowohl sehr heiß als auch sehr kalt werden.
- 5 -
3 Technische Informationen
3.1 Peltier-Effekt
Peltierelemente sind thermoelektrische Elemente, die als Wärmepumpe arbeiten. Sie können zum
Kühlen und Heizen verwendet werden. Bei Anlegen einer Gleichspannung transportiert das
Element Wärme. Dieser Wärmestrom führt dazu, dass eine Seite sich abkühlt, während die andere
Seite sich aufheizt. Diese Wärme muss ausreichend abgeführt werden, da sie sonst zur Zerstörung
des Peltierelementes führt. Deshalb ist das Peltier-Explorer-Kit mit einem industrieüblichen
Strangkühlkörper aus Aluminium ausgestattet, und wird in Kühlmodus II durch zwei Lüfter
entwärmt. Durch Umpolung können die kalte und die heiße Seite vertauscht werden. Dieser Effekt
kann mit dem Peltier-Explorer-Kit gezeigt und erfühlt werden.
Metall A Metall A
Metall B
Wärme
Ausführliche Informationen zu unseren Peltierelementen finden Sie unter:
http://www.quick-ohm.de/peltierelemente/peltierelemente-basisinformation.htm
kalt warm
- 6 -
3.2 Thermogeneratoren
Wird ein Peltierelement nicht mit Spannung versorgt, sondern von einer Seite mit einer höheren
Temperatur wie auf der anderen Seite beaufschlagt, dann wirkt es als Thermogenerator. Diese
Umkehrung kann durch einfaches Umdrehen des Peltier-Explorers ebenfalls erkundet werden.
Thermogeneratoren werden dort eingesetzt, wo eine geringe Leistung (unterhalb 1 Watt) zur
Versorgung z. B. von Sensoren oder anderen Kleinstverbrauchern benötigt wird. Diese Anwendung
wird als Energy - Harvesting bezeichnet.
Ein Thermogenerator ist ungeeignet zur Erzeugung von nennenswertem Kraftstrom aus Abwärme.
Die Investitionskosten sind im Vergleich zur erzeugbaren Strommenge viel zu hoch. Bei einer
optimalen Abstimmung der Innenwiderstände von Thermogenerator und Verbraucher, kann ein
Stromerzeugungs-Wirkungsgrad von ca. 4% realisiert werden.
Wärmezufuhr
z. B. 100 Watt
bei 175°C
Max. Leistung ca. 4 Watt für
dieses Beispiel
Thermogenerator
Wärmeabfuhr
96 Watt bei 50°C
Ausführliche Informationen zu unseren Thermogeneratoren und Peltierelementen finden Sie unter:
http://www.quick-cool-bibliothek.de/bibliothek-generatoren.htm
- 7 -
3.3 Heatpipes
Im Kit ist ein Wärmekoppelelement mit einer Heatpipe enthalten.
Heatpipes sind, vereinfacht gesprochen, Kupferrohre mit Vakuum und einer geringen
Wasserfüllung. Durch das Vakuum verdampft das Wasser bereits ab 5°C und die Heatpipe fängt an
zu arbeiten.
Heatpipes können Wärme nur verschieben und nicht vernichten. Wärme kann nur über große
Flächen abgegeben werden. Deshalb sind Heatpipesysteme mit Finnen oder Kühlkörpern
ausgestattet.
Heatpipes finden häufig Anwendung in der IT-Technik zur CPU oder auch GPU Entwärmung. Sie
werden speziell dann eingesetzt, wenn eingeschränkte Platzverhältnisse es nicht zu lassen, einen
Kühlkörper direkt auf die zu entwärmende Stelle zu setzen. Die Heatpipe ersetzt den Kühlkörper
jedoch in keinem Fall. Sie bietet vielmehr die Möglichkeit, diesen – an eine designtechnisch
günstigere Stelle zu platzieren.
Kapillarstruktur für Rücklauf
Dampf
Verdampfungs-
zone
Transport-
zone
Kondensations-
zone
Ausführliche Informationen zu unseren Heatpipes finden sie unter:
http://www.quick-ohm.de/heatpipes/heatpipe-basisinformation.htm
Achtung: Die Außenwand der Heatpipe besteht aus wenigen zehntel Millimeter dünnem
Kupfermaterial. Dadurch widersteht sie keinen großen mechanischen Belastungen und lässt
sich leicht verformen. Vermeiden Sie übermäßigen Kraftaufwand.
- 8 -
4 Montage des Peltier-Explorer-Kit
Das Peltier-Explorer-Kit wird fertig montiert geliefert. Die lose beiliegenden Bauteile sind nur
notwendig wenn die Wirkungsweise einer Heatpipe erkundet wird oder der Peltier-Explorer als
Thermogenerator genutzt werden soll.
Die folgenden Bilder und Beschreibungen zeigen die Handhabung des Peltier-Explorer. Für eine
ordnungsgemäße Funktion ist es wichtig, die Schritte wie vorgegeben zu befolgen. Lesen Sie die
einzelnen Abschnitte vor Beginn einmal komplett durch.
Videos zu unseren Produkten finden Sie in unserem YouTube-Channel unter:
www.youtube.de/user/QuickOhm
Zur Montage wird kein Werkzeug benötigt. Es genügt alle Teile nur mit Hand festzudrehen.
Prüfen Sie den Inhalt des Peltier-Explorer-Kit nach Erhalt auf Vollständigkeit.
Stückliste Peltier-Explorer-Kit
Pos. 1 1x diese Anleitung
Pos. 2 1x Kühlkörper QC-KK-AL-04 mit vormontiertem
Peltierelement QC-127-1.4-3,7MS
Pos. 3 1x Netzteil
Pos. 4 1x TEG-Anschlussleitung
Pos. 5 1x Wärmekoppelelement QG-IF-A8-1x1
Pos. 6 1x Heatpipe QG-SHP-D8-150SA
Pos. 7 2x Spannlasche
Pos. 8 2x Distanzrolle SR11-M8x15
Pos. 9 2x Rändelschraube
Pos. 10 4x Distanzbolzen S-DA8 M5x55
- 9 -
Anschlussbuchse
Wahlschalter
4.1 Peltier-Exploration
Verbinden Sie den Peltier-Explorer über die Anschlussbuchse mit dem Netzteil.
Über den Wahlschalter geben Sie Spannung auf das Peltierelement.
Stufe I (Auf): Heizen (aus Sicherheitsgründen rastet der Schalter nicht ein!) *
Stufe II (Ab): Kühlen
Durch Umschalten von Stufe I nach II und wieder zurück, können Sie die beiden Wirkungsweisen
erkunden, welche bei wechselnder Stromrichtung entstehen.
Die genauen Leistungsdaten des Peltierelementes und des verwendeten Kühlkörpers entnehmen Sie
bitte dem Datenblatt am Ende dieser Anleitung.
* Achtung: Der Heizmodus I dient zur Verdeutlichung der Heizfunktion. In diesem Modus rastet
der Wippschalter nicht ein. Beim Betätigen wird das Peltierelement innerhalb weniger Sekunden
sehr heiß, so dass Verbrennungen der Haut und die Zerstörung des Gerätes eintreten können. Im
Modus II kühlt das Element innerhalb weniger Sekunden soweit ab, dass der Kontakt mit der
Hautoberfläche Erfrierungen verursachen kann. Es ist ebenso denkbar, dass das Berühren der
Oberfläche eine schreckhafte Bewegung provoziert, die eine Verletzung nach sich zieht. Bitte
machen Sie sich diesen Sachverhalt bewusst, und untersuchen Sie diese Modi mit äußerster
Vorsicht, bis Sie mit der Wirkungsweise vertraut sind.
- 10 -
Spannlasche
Rändelschraube
Distanzrolle
Wärmekoppelelement
Heatpipe
4.2 Heatpipe-Exploration
Montieren Sie das Wärmekoppelelement wie abgebildet auf das Peltierelement.
Mit dem oben abgebildeten Aufbau ist es möglich, die Funktion einer Heatpipe zu erkunden. Die
Heatpipe transportiert solange Wärme von einem höheren Temperaturniveau zu einem niedrigeren
Temperaturniveau, bis sich die Temperaturen angeglichen haben.
Bei der im Kit enthalten Heatpipe handelt es sich um eine Heatpipe mit einer gesinterten
Kapillarstruktur. Diese Heatpipe arbeitet (mit Leistungseinschränkung) lageunabhängig. Für eine
ordnungsgemäße Funktion darf die Heatpipe nicht gebogen oder verformt werden. Das Erwärmen
und Abkühlen des Peltierelementes kann nun am Ende der Heatpipe erfühlt werden. Es gilt, die
gleichen Gefahren zu beachten, wie unter Kapitel 4.1 beschrieben.
In dieser Anordnung sind der Temperaturanstieg sowie der Temperatureinbruch erheblich
langsamer zu spüren als im Versuch Kapitel 4.1. Dies liegt jedoch nicht an der Heatpipe, sondern an
der gestiegenen Masse durch Verwendung des Koppelelementes, die nun auf das neue
Temperaturniveau gebracht werden muss.
Tipp:
Wenn die Heatpipe wechselweise in kaltes und heißes Wasser getaucht wird, kann die erstaunlich
schnelle Wärmeweiterleitung erfahren werden.
- 11 -
Wärmekoppelelement
4.3 TEG-Exploration
Der Seebeck-Effekt ist in seiner Wirkung die Umkehrung des Peltier-Effektes. Erfahren Sie hier,
wie mittels Wärmezufuhr, eine Spannung erzeugt wird. Schrauben Sie die mitgelieferten
Distanzbolzen in die Eckgewinde des Kühlkörpers. Verklemmen Sie das mitgelieferte
Koppelelement mit den Befestigungslaschen, den Distanzrollen und den beiden Rändelschrauben
auf das Peltierelement. (Betrachten Sie hierzu das Bild unter Kapitel 4.2) Stellen Sie das Gerät auf
den Kopf. (Bild unten) Platzieren Sie ein Teelicht so unter die Anordnung, dass die Flamme das
Koppelelement mittig erwärmt. Stellen Sie sicher, dass die Stromleitungen nicht von der Hitze
getroffen werden. An der Buchse ist die generierte Spannung mittels der mitgelieferten
Anschlussleitung abzugreifen. In Schalterstellung 1 (tastend) wird an der roten Leitung eine
positive Spannung gegenüber der schwarzen Leitung generiert. In Schalterstellung 2 (rastend) kann
die positive Spannung an der schwarzen Leitung abgegriffen werden. (rot ist Minus schwarz ist
Plus) In der Stellung 0 kann keine Spannung abgegriffen werden. Üblicher Weise wird eine
Spannung von bis zu 1,5V erreicht. Der maximale Kurzschlussstrom beträgt etwa 500mA.
VORSICHT: In dieser Betriebsart erhitzt sich der Kühlkörper erheblich, so dass das Berühren eine
Verbrennung der Haut oder auch Verletzung durch schreckhafte Bewegung verursachen kann.
Hinweis
Zum Schutz des Peltierelementes vor der Flamme muss unbedingt das Wärmekoppelelement montiert sein!
- 12 -
5 Technische Daten
Hersteller: Quick Ohm Küpper & Co. GmbH
Unterdahl 24b
D-42349 Wuppertal
Fon: +49 202 4043 0
Fax: +49 020 4043 97
Email: info@quick-ohm.de
www.quick-ohm.de und www.quick-cool.de
Gewicht: ca. 1200 gr.
Maße: Höhe: 75 mm (ohne Aufbauten)
Breite: 125 mm
Länge: 150 mm
Betriebsspannung: max. 12Volt Gleichspannung
Maximaler Betriebsstrom: ca.3,5A
- 13 -
6 Datenblatt Peltierelement: QC-127-1.4-3.7MS
- 14 -
- 15 -
- 16 -
7 Hochleistungskühlkörper QC-KK-AL-04
Gewicht ca. 1,1kg
Die angegebenen Wärmewiderstände sind lediglich Richtwerte bei großflächiger Wärmeverteilung.
Sie können Messungen unter praxisnahen Bedingungen, worunter besonders Anordnung und
Anzahl der Wärmequellen zu verstehen sind, nicht ersetzen.
- 17 -
8 Datenblatt Heatpipe QY-SHP-D8-150SA
Artikelbezeichnung: Heatpipe
Artikelnummer: QY-SHP-D6-150SA
Hüllmaterial: Kupfer
Stärke des Hüllmaterials: 0,2 – 0,3 mm
Arbeitsmedium: Wasser
Beschichtung: Antioxydationsbeschichtung
Kapillarstruktur: Sinter
Länge: 150 mm ± 0,5
Durchmesser: 8 mm ± 0,05
Kopfende: 10 mm
Fußende: 5 mm
Min. Biegeradius: 40 mm
Gewicht: ca. 17 g
Leistung max. bei 70 °C: 60 Watt
Maximal zulässige Temperatur: 230°C
Minimal zulässige Temperatur: -60°C
Arbeitsbereich: +5°C bis 230°C
Einsetzen einer bleibenden Verformung: ab ca. 250°C
Achtung
Bei einer Temperatur über 250°C kann die Heatpipe explosionsartig zerplatzten. Es droht
akute Verletzungsgefahr!
Kopfende
- 18 -
Fußende
9 Bezugsquellen und weitere Produkte
Dies und vieles Weitere erhalten Sie unter www.conrad.de und www.quick.ohm.de
Alles rund ums Wärmemanagement
Peltierelemente mit verschiedenen Abmessungen und
Leistungsdaten
Heatpipes in diversen Längen und Durchmessern
QUICK-COOL Peltier-Thermogenerator QC-SORT-0944-A
Erzeugt Strom aus dem Temperaturunterschied zweier flüssiger
Medien, vorzugsweise warmes Wasser einerseits und kaltes
Wasser andererseits. Fließt Wärme durch das Peltierelement, wird
direkt Strom erzeugt.
Der Motor eignet sich auch besonders gut zur Verdeutlichung des
Generatorprinzips in Kapitel 4.3 dieser Anleitung.
- 19 -
Loading...