Termiczne źródła prądu

Dec 09, 2004 43 Replies

Witam,



Opracowuję koncepcyjnie pomysł urządzenia wspomagającego lokalizację pożaru. Zasadnicza idea jest taka, że takie urządzonka zbierają i przekazują komu trzeba informacje o warunkach panujących w ich bezpośrednim otoczeniu. Wiaże się z tym wiele problemów. Jednym z nich jest kwestia zasilania. Czy istnieją jakieś źródła prądu które, zakładając ze wnętrze jest dobrze zaizolowane termicznie, umieszczone na zewnatrz byly by w stanie zasilić odbiornik pobierający kilka-kilkanaście mW mocy? Same urządzenia maja mieć niewielkie rozmiary, wiec i źródło zasilania też nie może byc duże. Myślałem o termoparach, ale czy umieszczenie "zimnego" złącza wewnatrz urządzenie nie obniży skuteczności izolacji termicznej? Czy zimna strona rozgrzewa się podczas pracy? Jaka jest skutecznść i minimalna różnica temperatur dla takiego źródła zasilania? A moze istnieje jakas alternatywne rozwiązanie, nie wymagające do poprawnego działania różnicy temeratur?



pzdr. j.


Obawiam się, że w ekstremalnych warunkach temperaturowych takich idealnych źródeł nie znajdziesz.

Z pewnością tak.

Nie bardzo rozumiem co masz na myśli. Istnieje coś takiego jak przewodność cieplna. Rozgrzewanie termopary na jednym końcu powoduje, że ciepło rozchodząc się w przewodniku ciepła (termoparowy drut, wykonany z metalu) dociera także i do drugiego jej końca. Jeżeli nie będzie oddawania tego ciepła do otoczenia lub innego materiału to z pewnością po pewnym czasie także drugi koniec tej termopary uzyska temperaturę tego pierwszego.

Nie ma określonej minimalnej różnicy temperatur. Siła termoelektryczna STE zależy od różnicy temperatur pomiędzy spoiną, a pozostałymi dwoma jej końcami, pomiędzy którymi powstaje STE. Skuteczność pojedyńczego ogniwa termoparowego jest niewielka. Przykładowo dla termopary niklowej typu "K" jest to niecałe 42mV przy różnicy temperatur 1000 stopni Celsjusza. Jest to akurat termopara, która posiada jeden z największych przyrostów STE/1 stopień Celsjusza. Wydajność prądowa także jest niewielka.

Alternatywna to chyba jedynie typowy akumulator + bardzo dobra osłona termiczna + ewentualnie jakiś aktywny system chłodzenia. Dla przykładu taka woda, do póki nie odparuje cała ze zbiornika to jej temperatura nie przekroczy 100 stopni Celsjusza.

Zobacz też jak to jest zrobione w "czarnych skrzynkach" umieszczanych w samolotach. Muszą one przecież przetrwać wybuch, ogień, upadek z bardzo dużej wysokości. Jednak nie czarujmy się - nic nie jest w stanie przetrwać długotrwałego działania ognia.

Idealne nie muszą być. Myślałem raczej o źródle zasilania, które mogło by wspomóc akumulator, a nie całkowicie go zastąpić. Zmniejszenie akumulatora zmnieszyło by koszt, wage, wielkość i zanieczyszczenie środowiska (to ma wspomagać lokalizowanie pożarów na przestrzeni otwartej, z dala od cywilizacji).

O przewodnictwie wiem. Mozna je ograniczyć zmniejszając średnicę drutu bądź wstawiając łącznik z drutu o mniejszym przewodnictwie cieplnym. Chodzi mi raczej o "przewodnictwo" elektryczne: wzrost temperatury złącza gorącego powoduje podgrzewanie złącza zimnego.

Myślałem raczej o baterii ogniw, niz o pojedynczym. Ale te 42mV/1000K nie wygląda ciekawie. Miałem nadzieję że uda się uzyskać sensowną wydajność już przy temperaturach rzędu 100C-200C. BTW. jak działają zabezpieczenia w piecach gazowych? Tam nie ma nic poza termoparą i elektromagnesem nawiniętym kilkoma zwojami drutu o średnicy kilku mm.

Taka jest koncepcja wyjściowa. I chyba na niej poprzestanę.

A są jakieś akumulatory mogące pracować w wysokich temperaturach ?(poza Na-S. To musi być w stanie działać także w normalnych temperaturach. Poza tym one zbyt bezpieczne chyba nie są)

Nie musi działać bardzo długo. Po zrzuceniu w samolotu ma pomóc zlokalizować ognisko pożaru. Ale im dłużej bedzie działać tym lepiej. Najlepiej jakby dało się jeszcze zlokalizować w pogorzelisku... ale to już może być trudne.

pzdr. j.

To chyba lepszymi będą fotoogniwa.

Nie to raczej takiego zjawiska nie ma.

Musisz wyciągnąć i sprawdzić :)

Niestety w tej dziedzinie to raczej nie siedzę. Ja miałem na myśli pierwszy, lepszy akumulator zasilany ze źródła np. fotoogniwa.

Zlokalizowanie po pożarze to już chyba najmniejszy problem. Problemem może być jednak samo przetrwanie w ogniu oraz łaczność z tym urządzeniem w trakcie pożaru tzn. kiedy dookoła urządzenia buchają płomienie, ponieważ one jonizują powietrze, a to przypuszczam może powodować kłopoty z łącznością radiową - przynajmniej tak mi się wydaje. Niestety nigdy nie miałem okazji tego sprawdzić i szczerze mówiąc sam się nad tym zastanawiam jak się zachowują w takich warunkach urządzenia radiowe.

uzyskasz przy wzmocnieniu sygnalu - mierzylismy na laboratorium temperature za pomoca roznych czujnikow - rezystancyjnych, termistorow i wlasnie termopar - sygnal z tych ostatnich wzmacnialo sie tysiackrotnie by uzyskac wyniki do obrobki.

Hihi, póki co nie wymyślono perpetuum mobile :) To znaczy, wymyślono, ale cholera, nie chcą działać :))

Użytkownik Jacek R. Radzikowski napisał:

Nie obraź się, ale masz zbyt blade pojęcie o tym co masz zrobić, żeby opracować koncepcję. Mówiąc wprost - widać, że nie wiesz nic. Daj to komuś, kto się zna, zaoszczędzisz sobie i zleceniodawcy rozczarowań.

Problem w tym ze on to chce wykorzystac jako zasilanie. Jak wymyslisz wzmacniacz ktory tysiackrotnie wzmacnia wlasne napiecie zasilania to Bill G. bedzie przy tobie jak zebrak:)

ooo... :) to popracuje nad tym dzis wieczorem :P

Nie obraź się, ale chyba z 15 lub więcej lat temu widziałem taki radziecki patent wyglądający jak radiator w kształcie walca, który się zakładało na lampę naftową i służyło do zasilania radyjek tranzystorowych używanych w obszarach, gdzie nie było pełnego komunizmu tzn. brakowało jednej z rzeczy zgodnie z definicją wielkiego przywódcy Wołodii Ilicza. Definicja największego Komunistów brzmiała tak "Komunizm to Władza Radziecka plus elektryfikacja całego kraju". Jak można się domyślić Władza Radziecka była wszędzie i to niekoniecznie tylko w krajach należących do ZSRR, tak więc chyba chodziło o coś innego :)))

Użytkownik "Jacek R. Radzikowski" snipped-for-privacy@spamer.die.die.die.piranet.org> napisał w wiadomości news:cp8qus$k2l$ snipped-for-privacy@www.itl.waw.pl

Jeśli dobrze rozumiem, to zakładasz, że czujnik ma być czymś w rodzaju czarnej skrzynki, wytrzymującej przez pewien czas (kilkanaście... dziesiąt minut?) w strefie bezpośredniego oddziaływania ognia? Czyli chcesz przez ten czas utrzymać przy życiu kilkadziesiąt gramów elektroniki (która nota bene sama wydziela kilka..naście mW) zamknięte w małym pudełku, w sytuacji gdy na zewnątrz masz np. 800st. C? IMHO nie ma szans, żeby to zrobić za pomocą samej _izolacji_ termicznej. Musisz obniżyć temperaturę najbliższego otoczenia. Kłaniają się warstwy ablacyjne. *)

Co do zasilania. Jeżeli chcesz pobrać z termopary kilkanaście mW mocy elektrycznej, to musisz przez nią przepuścić co najmniej kilkadziesiąt mW strumienia cieplnego. Do wnętrza pudełka, które właśnie chcesz uchronić przed nagrzewaniem. Nie tędy droga. Zwłaszcza, że temperatura strony zimnej może się zmieniać od 20 do 100st.C a strony gorącej od 20st.C do 1200st.C w razie pomyślnego rozwoju wypadków.

Jak chcesz się komunikować z otoczeniem? Przewodowo czy radiowo?

*) Np. wełna mineralna nasycona smołą ;-)

Szansa jest - w sprzedazy sa sejfy ogniotrwale w ktorych dyskietki wytrzymuja np 24h pozaru.

Lepiej pojemnik z alkoholem. A na wylocie turbinka z pradnica.

A na wylocie turbinki palniczek z termopara - gdzies w okolicy znajdzie sie pewnie troche chlodniejsze miejsce :-)

J.

Nazwijmy rzec po imieniu - na optakanie przez sraki :-)

P.S. Macie jakis pomysl na odstraszacz ptakow ? parking pod drzewem .. A moze drzewko zalatwic ? :-)

No i przy roznicy temperatur rzedu 1000 st.

Wystarczy dobra izolacja .. gazobeton ?

Robi wrazenie pokaz mozliwosci aerozelu w NASA - kostke rozgrzana do czerwonosci wyjmuje sie z pieca .. i chwyta reka. W srodku cos wesolo sie czerwieni, a zewnetrzne warstwy juz ostygly ...

Cienki drucik wolframowy ? :-)

Teraz powszechny jest octan sodu.

J.

Użytkownik "J.F." <jfox snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@4ax.com

Sądze, że nie. Mamy do czynienia z cieplnym filtrem RC (nooo...niech będzie... o stałych rozłożonych ;-) Porównaj pojemność cieplną kawałka masy "biernej" (metalowej obudowy, cegły, elektroniki....) z pojemnością cieplną takiej samej masy czegokolwiek co ulega przemianie fazowej (stopieniu, odparowaniu, rozkładowi termicznemu). To też pojemność cieplna tyle, że nieliniowa. Nie mam pod ręką, żadnych tablic, ale IMHO są to różnice rzędu wielkości. Chcąc utrzymać tą samą stałą czasową nagrzewania (np. 24h) bez wykorzystania przemian fazowych musiałbyś zapewnić o rząd (?) wielkości wyższą rezystancję termiczną osłony

BTW... Trafiłem na fajne stwierdzenie:

formatting link
<CYTAT>

Rosjanie stosowali dębowe drewno jako materiał na osłony ablacyjne. Chińczycy korzystają z niego, zdaje się, do dziś. </CYTAT>

formatting link
tylko gdzie go nabyć w detalu? ;->

Izolacja ze względu na przewodzenie ciepła świetna. Ale co z promieniowaniem? Aerożel jest prawie przezroczysty.

Jak się znajdzie bezpośrednio w płomieniu to antena z niego i tak będzie mierna. Ale może chociaż wytrzyma i będzie nadawał z pogorzeliska? Tylko jak wyprowadzić kable z obudowy? Tzn. antenowy i hermetyzowane złącze zasilania i sterowania?

Dobrze wiedzieć. Sądzę, że taki bufor cieplny może się przydać nie tylko przy badaniu pożarów, ale do wszelkiej elektroniki, której zdarza się _krótkotrwale_ pracować w bardzo niesprzyjającej temperaturze.

Gazobeton doskonale zasysa wodę i bardzo powoli schnie. Myślę, że w roli 'aktywnego' izolatora, po nasączeniu wodą nadawałby się idealnie.

[...]

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" snipped-for-privacy@pik-net.pl napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@pik-net.pl

Jest jeszcze jeden szkopuł. Ta skrzyneczka ma grzmotnąć z samolotu o glebę. Po takiej operacji to gazobeton będzie można wymieść na szufelkę, _zanim_ spełni jakąkowiek rolę izolacyjną :-(

Bez spadochronu?

Jesli elektronika wytrzyma 100C, albo to faktycznie ma byc do pozaru - to woda bedzie niezastapiona - "pojemnosc" cieplna ma olbrzymia, a prosty zaworek zapewni trwalosc na lata ..

J.

Użytkownik "RoMan Mandziejewicz" snipped-for-privacy@pik-net.pl napisał w wiadomości news: snipped-for-privacy@pik-net.pl

Tego autor jeszcze nie zdradził. Z drugiej strony prądy wznoszące nad pożarem mogą być tak silne, że spadochron wyląduje zgoła nie tam gdzie go zrzucono.

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required