利用筆記本電腦廢熱供能的筆記本散熱器具體方案
一、項(xiàng)目概述
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/351043.htm1.1 引言
現(xiàn)如今,能源危機(jī)日趨嚴(yán)重。人們的環(huán)境保護(hù)意識在不斷提高,在發(fā)展新能源的同時,努力提高能源利用率也是一個方向。當(dāng)前,半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)以其各種優(yōu)點(diǎn)越來越引起人們的關(guān)注。該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于工業(yè)余熱、廢熱的回收利用、航天輔助電力系統(tǒng)等。
筆記本電腦在工作過程中,其CPU及其他部件的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會產(chǎn)生大量的熱量,而且,隨著目前筆記本電腦硬件配置的逐漸升級,在提升性能的同時,筆記本電腦的整體發(fā)熱量也在不斷上升。為了解決這個問題,人們設(shè)計了散熱底座。然而,市面上所看到的筆記本電腦散熱器大多是通過USB接口連接到筆記本電腦供電,或者利用電池供電。但是,卻還沒有人設(shè)計出利用電腦廢熱為其進(jìn)行供電。
本方案擬利用基于AVR32 AT32UC3A單片機(jī)控制器的評估套件和開發(fā)系統(tǒng)EVK1100,開發(fā)利用電腦廢熱供電的筆記本電腦散熱器。
二、需求分析
2.1 功能要求
1、應(yīng)用半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù),利用電腦廢熱,為散熱器提供正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需能量。
2、該散熱器散熱效果優(yōu)越,噪聲小,振動小,運(yùn)行更加穩(wěn)定。
3、該散熱器外形設(shè)計具備創(chuàng)新性。
2.2 性能要求
1、供電電壓穩(wěn)定,廢熱利用率高。
2、利用閉環(huán)控制能很好的進(jìn)行自我智能調(diào)節(jié),抗干擾能力強(qiáng)。
3、該散熱器噪聲小,振動小,運(yùn)行穩(wěn)定,美觀。
三、方案設(shè)計
3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理
該系統(tǒng)通過溫差電壓片TEG162的高溫面和電腦發(fā)熱源接觸,通過散熱器帶動TEG162低溫面處的空氣流動控制低溫面溫度,從而控制溫差在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。我們利用筆記本電腦廢熱轉(zhuǎn)化為電能,再通過穩(wěn)壓電路將電能存儲到鋰電池中。存儲的能量為整個電路提供能量來源,省去了單獨(dú)為電路提供能量的部分。這樣,一方面可以維持筆記本電腦的溫度不會太高,另一方面又實(shí)現(xiàn)了筆記本電腦的廢熱回收利用。
貝塞爾效應(yīng):1821年,德國科學(xué)家賽貝爾發(fā)現(xiàn)在兩種不同金屬的連線,若將連線的一結(jié)點(diǎn)置于高溫狀態(tài)T2(熱端),而另一端處于開路且處于低溫狀態(tài)T1冷端,則在冷端存在開路電壓ΔV,此種現(xiàn)象被稱為賽貝爾效應(yīng),Seebeck電壓ΔV與熱冷兩端的溫度差ΔT成正比,即 ΔV=kΔT=k(T2- T1) ,其中k是塞貝克參數(shù),由材料本身的電子能帶結(jié)構(gòu)決定的。
由ΔV=kΔT=k(T2- T1),正常情況下筆記本電腦CUP溫度在50~60度范圍內(nèi)時,環(huán)境溫度根據(jù)季節(jié)不同,平均在0~10度左右,由ΔV=kΔT=k(T2- T1),一年范圍的平均溫差電壓為4~5V,電流為600mA,平均功率P=U×I,約為2.4—3W。如果經(jīng)過5年,一臺電腦回收的能量約是131.4度,那么世界有多少臺筆記本電腦呢?所以這是很大的一部分能量。說明該方案可行性高。
TEG162基本資料:
電器參數(shù):溫差120℃時,開路電壓17V,短路電流1A,負(fù)載電壓12V,負(fù)載電流600MA。
尺寸: 62×62×3.8
使用年限:5年左右
3.2 硬件平臺選用及資源配置
AVR32 AT32UC3A單片機(jī)控制器的評估套件和開發(fā)系統(tǒng)EVK1100上的溫度模塊實(shí)時監(jiān)測筆記本電腦溫度,將溫度信號傳給AT32UC3A處理,實(shí)現(xiàn)筆記本電腦溫度只在安全范圍內(nèi)變動。
3.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)和軟件流程
AT32UC3A開發(fā)板上的溫度模塊實(shí)時采集筆記本電腦的溫度,通過和預(yù)設(shè)溫度比較來控制散熱器風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)筆記本電腦溫度在正常范圍內(nèi)變化。
3.4 系統(tǒng)預(yù)計實(shí)現(xiàn)結(jié)果
1、實(shí)現(xiàn)筆記本電腦廢熱能量的回收存儲。
2、實(shí)現(xiàn)在不增加外部電源的情況下,存儲的能量能使筆記本電腦散熱器正常工作,并且還能保證筆記本電腦不會太高而導(dǎo)致硬件的損壞。
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