توجه نمایید که این پروژه با دو فرمت wordو power point می باشد.
فهرست
فصل اول
معرفی peltier ۲
کاربرد های این سیستم ترمو الکتریک ۲
بهبود راندمان ۶
نکاتی در مورد استفاده از peltier ۶
فصل دوم
معرفی سخت افزار ۸
شماتیک مدار ۹
میکروکنترلرهایAVR ۱۰
ساختار اصلی میکروکنترلرهای AVR ۱۱
انواع حافظه در میکروکنترلرهای AVR ۱۲
تایمر و کانتر در میکروکنترلرهای AVR ۱۳
مدهای Sleep در میکروکنترلرهای AVR ۱۳
تایمر Watchdog در میکروکنترلرهای AVR ۱۴
وقفه های خارجی در میکروکنترلرهای AVR ۱۴
مقایسه کننده آنالوگ در میکروکنترلرهای AVR ۱۴
مبدل آنالوگ به دیجیتال در میکروکنترلرهای AVR ۱۵
ارتباط سریال USART در میکروکنترلرهای AVR ۱۵
پروگرام میکروکنترلر ۱۷
پایه های میکرو برای پروگرام کردن ۱۷
میکروکنترلر ATmega32 ۱۷
حافظه ۱۹
امکانات جانبی ۱۹
ولتاژهای عملیاتی ۲۰
فرکانس های کاری ۲۰
خطوط I/O و انواع بسته بندی ۲۰
فیوز بیتهای ATmega32 ۲۰
OCDEN ۲۰
توضیح پایه های ATmaga32 ۲۲
LCD ۲۳
روش فرستادن یک کاراکتر ۲۵
سنسور دما LM35 ۲۶
رگولاتور ۷۸۰۵ ۲۸
رله ۲۹
رله جریان بالا ۳۰
فصل سوم
معرفی محیط برنامه‌نویسی Codevision AVR ۳۱
آشنایی با نرم افزار Codevision AVR ۳۲
طریقه نصب نرم افزار Codevision AVR ۳۲
معرفی منوهای محیط نرم افزار Codevision AVR ۳۴
ایجاد یک پروژه جدید در نرم افزار Codevision AVR ۳۶
ثابت ۳۸
متغیرها ۳۸
عملگرها ۳۸
ساختارها ۳۸
یونیون ها (Unions) ۳۹
شمارش ها (Enumerations) ۳۹
دستور Typedef ۳۹
اشاره گرها (Pointers) ۳۹
دسترسی به رجیسترهای I/O ۳۹
دسترسی به EEPROM ۳۹
رهنمودهای پیش پردازنده ۳۹
استفاده از وقفه ها ۳۹
اضافه کردن کدهای اسمبلی به برنامه ۴۰
توابع کتابخانه ای ۴۰
فصل ۴
برنامه پروژه ۴۱
PCBطراحی شده توسط نرم افزار پروتل ۴۴
پیوست‌ها
Data Sheet ۴۵
دیتا شیت میکروکنترلر ATmega32 ۴۶
دیتا شیت سنسور دما LM35 ۴۸
منابع و مآخذ ۵۰
فصل اول
معرفی peltier
اوایل قرن نوزدهم Seebeck فهمید که اگر در محل اتصال دو هادی غیر مشابه اختلاف دما ایجاد نماید، جریان الکتریکی جاری میشود . و از طرفی دیگر، Peltier ثابت کرد که جریان عبوری از میان دو هادی غیر مشابه،باعث می شود که گرما یا منتشر شود و یا در محل اتصال جذب شود. و با استفاده از همین دو اثر وسایل جالبی ساخته شد
سیستم ترموالکتریک بر اساس اثر Peltier پایه گذاری شده که در سال ۱۸۳۴ کشف شده و یکی از سه اثر ترمو الکتریک می باشد دو اثر دیگر به نامهای اثر Seebeck و اثر Thomson شناخته می شوند که با فرمول ساده ای یه هم ربط داده می شوند اثر پلتیر روی نقطه اتصال بحث می کند و دو اثر دیگر در یک نیمه هادی بررسی می شوند.
سیستم پلتیر از یک رشته نیمه هادی تشکیل گردیده است و به گونه ای تعبیه شده اند که یک نوع از حاملهای بار (مثبت یا منفی) بخش زیادی از جریان را حمل نماید. زوجهای N/P به گونه ای شکل داده شده اند که از نظر الکتریکی با هم سری ولی از نظر گرمایی با هم موازی می باشند. لایه های بیرونی سرامیکی آنها فلزی شده تا بتواند هم گرما و هم جریان الکتیریکی را منتقل کنند.
کاربرد های این سیستم ترمو الکتریک :
وقتی ولتاژ DC به سیستم ترموالکتریک اعمال می شود حاملهای بار منفی و مثبت در رشته قرص ها، انرژی گرمایی را از یک سطح لایه خروجی دریافت و آن را در سطح طرف دیگر آزاد می کنند. سطحی که انرژی گرمایی از آن جذب می شود سرد می گردد و سطح مخالف که انرژی گرمایی را دریافت می‌کند گرم می شود . با استفاده از این روش ساده،”تلمبه گرمایی”، فن آوری ترمو الکتریک در کاربردهای گسترده ای از قبیل خنک کننده های دیودی کوچک، یخچالهای قابل حمل، سرد کننده های مایع و غیره استفاده می شود . بسیاری از این واحد ها همچنین می توانند برای تولید توان DC در شرایطی خاص استفاده شوند (مانند تبدیل گرمای تلف شده به جریان الکتریکی). کاربردهای جدید و اغلب جالب ترموالکتریک هر روز در حال پیشرفت است.
یخچالهای نفتی یکی از جالبترین سیستمهای تبرید هستند که در دوران قدیم مورد استفاده قرار میگرفتند. برخلاف تصور عامه مردم، نفت هیچ نقش مستقیمی در سیکل تبرید ایفا نمیکرد بلکه تنها برای تولید حرارت در ژنراتور استفاده می شد.
به طور کلی یخچال نفتی یک سیکل تبرید جذبی آب-آمونیاک است که در آن آمونیاک نقش مبرد و آب نقش جاذب را بازی می کنند
قسمتهای اصلی سیستم:
۱- ژنراتور (Generator)
2- پمپ حباب (Bubble Pump)
3- کندانسور (Condenser)
4- اواپراتور (Evaporator)
5- ابزربر (Absorber)
دانشمندی به نام «سی بک» در سال ۱۸۴۳ دریافت اگر محل اتصال دو فلزناهمانند دارای اختلاف دمایی باشد، افت ولتاژ ایجاد می شود. بعدها این پدیده به نام «پدیده سی بک» شناخته شد. حالت معکوس این پدیده آن است که اگر افت ولتاژی در محل اتصال این دو فلز حفظ شود، یکی از آنها گرم و دیگری سرد می شود که به آن «پدیده Peltier» می گویند. در سال های بعد دانشمندان دیگری نشان دادند وقتی قطره آبی در محل اتصال سیم های فلزی ساخته شده ازآنتیموان و بیسموت ریخته و جریان الکتریسیته اعمال شود، این قطره آب یخ خواهد زد و زمانی که جریان معکوس میشود، یخ ذوب می شود. این موضوع ازاصول سرمایش ترموالکتریکی به شمار می رود. علت این پدیده آن است که الکترون ها حامل انرژی گرمایی هستند و می توانند توسط اعمال ولتاژ ازباتری، از انتهای سرد به انتهای گرم حرکت کنند. بر این اساس حدود دو دهه بعد موضوع ساخت یخچال های ترموالکتریکی برای خانه ها مطرح شد که در آنهااز نیمه هادی ها بهره گرفته شد. بعدها این موضوع به علت محدودیت در سرمایش توسعه چندانی نیافت ولی مثلاً در خودرو برای خنک کردن نوشابه مورد استفاده قرار گرفت. امروزه با توجه به افزایش قیمت حامل های انرژی در سطح جهان،دانشمندان در پی آن هستند که با بهره گیری از مواد ترموالکتریک بتوانندحرارت های ناخواسته را به این مواد اعمال کرده و الکتریسیته تولید کنند.یکی از مشهورترین این حرارت های ناخواسته همان حرارت خروجی از اگزوزخودرو است که گروه های زیادی از محققان سعی در بهره برداری از این حرارت دارند.
خودروی شما بین ۷۰- ۶۰ درصد از انرژی ورودی را به صورت گرما هدر می دهد.این در حالی است که با افزایش کارایی مواد ترموالکتریک می توان این شرایطرا تغییر داده و این حرارت را به الکتریسیته تبدیل کرد.
همان طور که می دانید در موتورهای بخار از حرارت برای تولید بخار جهت به حرکت درآوردن تجهیزات استفاده می شود. همان طور که بیان شد، در تجهیزات ترموالکتریکی نیز به طریق مشابه می توان از حرارت برای حرکت الکترون ها درمسیر مورد نیاز بهره جست. از آنجایی که در اکثر تجهیزات مکانیکی والکتریکی حرارت غیرمفید تولید می شود، می توان با بهره گیری از موادترموالکتریک از این حرارت مقادیر زیادی انرژی مفید به دست آورد.
مطالب فوق بدان معنی است که با قرار دادن قطعات کوچکی از مواد ترموالکتریکدر سطوح گرم یا داغ(مثل اگزوز خودروها یا پروسسور کامپیوترها)، می توانانرژی تولید کرد.
البته مشکل اینجا است که مواد ترموالکتریک کنونی دارای راندمان پایینی هستند. این راندمان توسط عدد ZT (ZT figure) تعریف می شود. باید گفت به رغم چندین دهه پژوهش هنوز بهترین مواد ترموالکتریک دارای عدد ZT نزدیک به یک هستند و فقط زمانی که بتوان این عدد را به حدود ۳ تا ۴ رساند، می توان این روش را با دیگر روش های تولید برق مقایسه کرد.
بهبود راندمان
یکی از متغیرهای عدد ZT، مقدار حرارتی است که یک قطعه مشخص از موادترموالکتریک می تواند در یک لحظه به برق تبدیل کند. امروز به اثبات رسیده است که می توان این خاصیت را بهبود بخشید. اساساً درون ماده تلورید سرب تعداد معدودی الکترون با امکان دارا بودن ا نرژی کافی برای تبدیل حرارت به الکتریسیته وجود دارد. اصطلاحاً به این انرژی، انرژی یا سطح فرمی گفته می شود.
با افزودن مقادیر کمی تالیمبه ترکیب تلورید سرب می توان الکترون های بیشتری را به این سطح از انرژی رساند. این موضوع به دلیل رزونانس(تشدید) مناسب بین الکترون های موجود درتالیم با ماده تلورید سرب است.
آزمایش ها نشان می دهد بهترین کارایی معجون تالیم با تلورید سرب، در دمای۵۱۰-۲۳۰ درجه سانتیگراد حاصل شده است که این معادل دمای موتور خودروهااست. ضمناً در دمای ۵۱۰ درجه سانتیگراد عدد ZT به ۵/۱ می رسد.
دستگاه های ترموالکتریک به دو صورت کار می کنند، یعنی اگر به آنها برق داده شود، می توان از آنها برای سرمایش یا گرمایش استفاده کرد ولی اگر بر آنها اختلاف درجه حرارت اعمال شود، می توان از آنهاالکتریسیته گرفت.
البته خودروسازان بر کارکرد دوم آن متمرکز شده اند. این بدان خاطر است که در یک موتور احتراق داخلی فقط حدود یک چهارم از انرژی بنزین صرف چرخاندنچرخ ها می شود و حدود ۴۰ درصد از این انرژی از اگزوز خارج می شود و حدود۳۰ درصد باقیمانده نیز از طریق خنک کردن موتور از بین می رود. این بدان معنی است که حدود ۷۰ درصد از انرژی سوخت هدر می رود. حال اگر بتوان قسمت یاز این انرژی را بازیابی و به الکتریسیته تبدیل کرد، می توان بهره وری ازسوخت را افزایش داد.
همان طور که قبلاً نیز بیان شد، ژنراتورهای ترموالکتریک با گرم شدن یک قطعه فلزی شروع به کار می کنند. چون الکترون های برانگیخته شده به سمت قسمت فلزی سرد حرکت می کنند که این حرکت باعث ایجاد جریان الکتریسیته میشود.
نکاتی در مورد استفاده از peltier
هیچگاهpeltier را بدون اتصال هیت سینک به سمت گرم به جریان وصل نکنید که در اینصورت peltier شما خواهد سوخت. با توجه به اینکه لایه بیرونی این تراشه از سرامیک ساخته شده و بسیار ترد شکننده میباشد، در موقع اتصال به هیت سینک سعی کنید فشار زیاد به ان وارد نکنید که در اینصورت شکسته شده و از بین خواهد رفت.
توجه : در محل اتصال تراشه به هیت سینک بایستی از خمیر سیلیکون برای انتقال حرارت استفاده شود.
۱- اول اینکه در مبحث ترمو الکتریک و peltier effect توجه به پارامترهای زیادی به هنگام طراحی ضروری می باشد که از جمله نوع کاربری و موضوع استفاده ، میزان بار گرمایی ، زمان سرد کنندگی ،نوع بار گرمایی اکتیو . یا پسیو ، ابعاد حجم محفظه عایق ،میزان توان الکتریکی و دمای محیط و نوع ایزولاسیون بین صفحات گرم و سرد ماژول و نوع هیت سینک بکارگرفته شده در سمت گرم (معمولی، فن ،آب( نوع طراحی هیت سینک و … می باشند و صرف بکارگیری ماژول در یک محفظه منجر به ایجاد یخچال داخل اتوموبیل نمی شود.
۲- نکته بسیار مهم در توانایی یک ماژول ترموالکتریک بحث دلتا تی (اختلاف دما) می باشد ،یعنی هر چه دمای محیط بالاتر باشد میزان توانایی رسیدن طرف سرد کننده به دمای پایین تر در یک ماژول با توان مشخص کمتر میشود
۳- در بحث ترموالکتریک اولا” راندمان بسیار پایین است یعنی نسبت ایجاد توان سرمایش به توان الکتریکی مصرفی خیلی کوچک است و دوم اینکه کلا” برای هر ماژول توان مطرح است و نه صرفا” ولتاژ و یا جریان و اگر شما ولتاز را کم کنید برای دستیابی به توان سرمایشی قبلی حتما باید جریان بیشتری به ماژول تغذیه نمایید پس در انتخاب ماژول به شرط ثابت بودن یک توان مشخص ولتاژ و جریان رابطه معکوس دارند.
پروژه یخچال ماشین (سیستم برودت بدون گاز)
