Termoelektrik modüllerin ısıl ve elektriksel çıkış parametrelerinin deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Çalışmada, ticari anlamdaki termoelektrik soğutucu modüllerin (TES) ısıl ve elektriksel performanslarını tespit etmek adına tekrarlanabilirliği ve ölçüm hasassiyeti yüksek olan bir ölçüm düzeneği geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla TES modülün termal ve elektriksel çıkış parametreleri deneysel olarak tespit edebilecek bir ölçüm düzeneği tasarlanmış ve düzenek ile ölçümler gerçekleştirilmiştir. Testi yapılan TES modülün, deneysel çıkış parametreleri ideal denklemler yöntemiyle çözümlenerek malzeme özellikleri ve etkin malzeme özellikleri bulunmuştur. Geliştirilen ölçüm düzeneğinin tasarımında SOLIDWORKS programı, yazılım ve algoritma oluşturulmasında ise C# dili kullanılmıştır. Isıl parametre verilerinin elde edilmesinde ise ısı transferi hesaplamaları ve bu hesaplar doğrultusundaki deney şartlarını sağlayacak test ortamı yapılmıştır. Deneysel ısıl parametre verilerinin işlenmesinde ise kararlı rejim sıcaklıklarını ve o değerdeki parametreleri tespit eden Arduino ve C# yazılımları geliştirilmiştir. Ölçüm düzeneğinin testleri C# form uygulaması üzerinden geliştirilen program aracılığı ile yapılmaktadır. Tez kapsamında P&N marka TES modülün çıkış parametreleri geliştirilen ölçüm düzeneği ile ölçülüp üretici verileri ile karşılaştırılmıştır. Test edilen TES modül için üreticinin sunduğu çıkış parametreleri ile ölçüm düzeneğinde ölçülen değerlerin kabul edilebilir seviyelerde uyuştuğu gözlemlenmiştir. TES modülün malzeme özellikleri ve etkin malzeme özellikleri de ayrıca test esnasında ölçülmüştür. Bu çalışmada tasarlanan ölçüm düzeneği ile TES modül geliştiricileri ve kullanıcılar için TES modüllerin tasarımı yapılabilmektedir.

In this study, reseach to develop a measurement setup with high repeatability and measurement precision in order to determine the thermal and electrical performances of commercial thermoelectric cooler modules (TEC). For this purpose, a measurement device that can experimentally determine the thermal and electrical output parameters of the TEC module has been designed and measurements have been tested out with the device. Experimental output parameters of the tested TEC module were solved using the ideal equations method, and material properties and effective material properties were found. SOLIDWORKS program was used in the design of the developed measuring types of equipment, and C# language was used in the creation of the software and algorithm. In obtaining the thermal parameter data, heat transfer calculations and a test environment that will provide the experimental conditions in line with these calculations were made. Tests of the measuring setup are made through the program developed over the C# form application. Within the scope of the thesis, the output parameters of the P&N brand TEC module were measured with the developed measuring setup and compared with the manufacturer's data. It has been observed that the output parameters offered by the manufacturer for the tested TEC module and the values measured in the measuring setup agree at acceptable levels. The material properties and effective material properties of the TEC module were also measured during the test. With the measurement setup designed in this study, TES modules can be designed for TES module developers and users.