Pastilha de efeito Peltier

        O efeito Peltier é a geração de uma diferença de temperatura na junção de dois semicondutores de materiais diferentes quando submetidos a uma corrente elétrica. Atualmente é fácil e barato encontrar um pastilha de efeito Peltier, assim comprei uma para testar.

Efeito Peltier-Seebeck ou termo-elétrico.

Esquema de uma pastilha de Peltier.

Animação ilustrativa (tudo fica melhor com um GIF animado).

        A fonte para acionar uma pastilha precisa de uma saída de 14,4V até 16,4V com capacidade de no mínimo 8A. Há várias a venda mas são muito caras para esta brincadeira, assim resolvi modificar uma fonte ATX de PC. Comecei com estas fontes vagabundas que inundam o mercado nacional. Modifiquei 3 delas e todas explodiram pois não tem proteção contra sobre-carga. Só consegui um bom resultado com uma fonte de um computador HP com proteção completa que desarma por curto-circuito, sobrecarga ou temperatura. Nesta fonte, retirei todo os componentes do barramento de 5V e 3,3V, deixando somente os 12V e o 5V stand-by. Também alterei a realimentação para usar somente a saída de 12V com um acréscimo variável de 2V a 4V para fornecer os 14,4V da pastilha. Para habilitar/desabilitar a saída, usei um PIC10F200 para controle alimentado com os 5V stand-by, com um botão e um LED bicolor. Quando a saída está desabilitada, pisca o LED verde e quando a mesma é habilitada, o LED vermelho fica ligado sem piscar.

Fonte ATX aberta já com os componentes dos barramentos de 5V e 3,3V retirados.

Plaquinha com o PIC10F200 para fazer o controle Liga/Desliga através do sinal PS-ON da fonte ATX. Também controla o LED bicolor e faz o debouncer do botão.

Botão de controle ao lado do LED bicolor vistos por baixo. O corte da chapa da fonte ficou uma porcaria.

        A pastilha Peltier não é muito eficiente para converter energia elétrica em diferença de temperatura, assim além da energia térmica retirada do lado frio para o lado quente, ela adiciona mais energia ainda. Deve-se usar um dissipador bem grande com ventilação forçada. Outro cuidado a ser tomado é no acoplamento térmico. Na minha montagem fixei a pastilha com fixadores de transistores MOSFET de um regulador de tensão de uma placa da Dell e usei uma pasta térmica com base de prata. O resultado não foi empolgante, pois o dissipador é insuficiente.

Fixadores de MOSFETs com os parafusos M2.5 e espaçadores.

Pastilha com pasta térmica com base de prata aplicada. A furação no dissipador foi feita com uma broca para metal de 2,4mm e depois feita a rosca com um macho de 2,5mm, assim fica fácil aparafusar os 4 parafusos M2,5.

Pastilha posicionada assim como os espaçadores dos parafusos.

Pastilha fixada. Cuidado no momento de fixá-la, pois a pastilha é composta de duas chapas de cerâmica fáceis de quebrar.

Vista de lado.

        Para medir a temperatura, usei o LM73, um sensor de precisão com barramento I²C. Para medir a energia, usei o INA226 cujo projeto é mostrado em um post anterior.

Medição. A temperatura da pastilha ficou abaixo de zero mas com o dissipador aquecendo ela fico estabilizada em 4°C. Note a potência entregue à pastilha que passa de 85W.

Temperatura nas aletas do dissipador.

        Não consegui fazer a pastilha ficar abaixo de zero continuamente. Arrumei um excelente dissipador de Pentium4 (famosos por aquecer, pois alguns tinham TDP de mais de 100W!) de um computador da Dell que usa heat-pipes mas sua superfície é irregular nas bordas da pastilha, assim tenho que arranjar um jeito de deixar plano. Quando conseguir um dissipador melhor, refaço o teste e posto os resultados.