Lanterna Termoeletrica

                        LANTERNA TERMELÉTRICA

1. INTRODUÇÃO

O ser humano médio consome aproximadamente 2000 calorias por dia. Isso significa que a pessoa média gasta ~ 8,37 x 106 joules de energia por dia, já que a maioria de nós está em algum tipo de equilíbrio com o que nos cerca. Assumindo que a maior parte dessa energia nos deixa na forma de calor, em média irradiamos ~ 350.000 J de energia por hora. Como Watt é apenas Joules por segundo, isso é aproximadamente igual à energia emitida por uma lâmpada[pic 1]

Essa suposição de que a maior parte de nossa energia gasta nos deixa na forma de calor é, na verdade, decente. Falando como um estudante relativamente normal (em todos os aspectos relevantes), a quantidade de energia que eu gasto fazendo trabalho não-térmico no meu entorno a cada dia parece bastante trivial.  Esse aumento na energia potencial gravitacional, no entanto, é de apenas ~ 12.000 J, ou na ordem de 0,1% do meu gasto energético total.

II. PROJETO DE LUZ LIGADA AO CALOR DE CORPO

A área de superfície média da pele humana que é de 1,7 m2 ou 17.000 cm2, pois o homem se dissipa em torno de 350.000 Joules por hora, ou 97 watts, de modo que o calor e a dissipação de calor equivalem a 5,7 mW / cm2. Uma área útil da palma é de cerca de 10 cm2. Isso implica que 57 mW poderiam estar disponíveis, mas apenas 0,5 mW são necessários para gerar uma luz brilhante no LED. O design da luz de aquecimento do corpo inclui:

 ∙ Peltier

 ∙Circuito oscilador

∙ Transformador Step-up

∙ Dissipador de calor

III. PELTIER

Uma célula Peltier também conhecida como resfriador termoelétrico é composta de um grande número de junções P-N conectadas em série, intercaladas entre duas placas cerâmicas paralelas. Embora as células Peltier sejam frequentemente usadas como resfriadores aplicando uma tensão CC em suas entradas, elas também gerarão uma tensão de saída CC, usando o efeito Seebeck, quando as duas placas estiverem em temperaturas diferentes. A polaridade da tensão de saída dependerá da polaridade do diferencial de temperatura entre as placas. A magnitude da tensão de saída é proporcional à magnitude do diferencial de temperatura entre as placas. Quando usado desta maneira, uma célula de Peltier é referida como um gerador termoelétrico. A saída do dispositivo Peltier é corrente contínua. Corrente direta não pode ser multiplicada, mas se a CC for alterada para CA, a tensão pode ser aumentada com um transformador. A superfície superior do peltier é composta de substrato dielétrico e consiste internamente de tipo-P e tipo-N. eles têm muitos contatos P-N conectados em série. Eles também são fortemente dopados, o que significa que eles têm aditivos especiais que aumentam o excesso ou a falta de elétrons.

[pic 2]

IV. CIRCUITO OSCILADOR

Osciladores convertem corrente contínua em corrente alternada. A saída do Peltier é uma voltagem tão baixa que precisa ser eliminada para a qual o Linear IC LTC3108 é usado. O LTC®3108 é um conversor CA / CC altamente integrado, ideal para a coleta e gerenciamento de energia excedente de fontes de tensão de entrada extremamente baixas. A configuração de pinos do LTC 3108 mostrada abaixo

[pic 3]

O LTC3108 utiliza um interruptor MOSFET para formar um oscilador ressonante através de um transformador elevador externo e um pequeno condensador de acoplamento. Isso permite aumentar tensões de entrada tão baixas quanto 20mV suficientemente altas para fornecer múltiplas tensões de saída reguladas para alimentar outros circuitos. Na aplicação, um capacitor de armazenamento normalmente algumas centenas de microfarads é conectado a VOUT. Assim que o VAUX excede 2,5V, o VOUT capacitor será permitido para carregar até a sua tensão regulada. A corrente disponível para carregar o capacitor dependerá da relação entre a tensão de entrada e a rotação do transformador, mas está limitada a cerca de 4,5 mA. VOUT2 é uma saída que pode ser ligada e desligada pelo host, usando o pino VOUT2_EN. Quando ativado, o VOUT2 é conectado ao VOUT através de um comutador MOSFET de canal P de 1,3Ω. Essa saída, controlada por um processador host, pode ser usada para alimentar circuitos externos, como sensores e amplificadores, que não têm capacidade de suspensão ou desligamento de baixa energia. O VOUT2 pode ser usado para alimentar esses circuitos somente quando eles são necessários. Um comparador de potência boa monitora a tensão VOUT. O pino PGD é uma saída de dreno aberto com um pull-up fraco (1MΩ) para a tensão LDO. Uma vez que o VOUT tenha carregado dentro de 7,5% de sua tensão regulada, a saída do PGD será alta. Se VOUT cair mais de 9% da tensão regulada, o PGD diminuirá. A saída PGD é projetada para alimentar um microprocessador ou outro chip I / O e não se destina a impulsionar uma carga de corrente mais alta, como um LED. Puxar PGD para cima externamente para uma tensão maior que VLDO fará com que uma pequena corrente seja alimentada em VLDO. O PGD pode ser puxado para baixo em uma configuração de fio OU com outros circuitos. A entrada de habilitação VOUT2 possui um limiar típico de 1V com 100mV de histerese, tornando-a compatível. Se VOUT2_EN (que tem um resistor pull-down interno) estiver lento, o VOUT2 será desativado. Dirigir VOUT2_EN high ativará a saída VOUT2. A saída VSTORE pode ser usada para carregar um grande capacitor de armazenamento ou bateria recarregável após o VOUT ter alcançado a regulação. Uma vez que VOUT atingiu a regulação, a saída VSTORE poderá carregar até a tensão VAUX. O elemento de armazenamento no VSTORE pode ser usado para alimentar o sistema no caso em que a fonte de entrada é perdida, ou é incapaz de fornecer a corrente exigida pelas saídas VOUT, VOUT2 e LDO. Se o VAUX descer abaixo de VSTORE, o LTC3108 extrairá automaticamente a corrente do elemento de armazenamento. A frequência de oscilação é determinada pela indutância do enrolamento secundário do transformador e está tipicamente na faixa de 10kHz a 100kHz. Para tensões de entrada tão baixas quanto 20mV, uma relação de voltas primário-secundário de cerca de 1: 100 é boa.