Xây dựng nhà tắm nước kiểm soát nhiệt độ

Tôi muốn xây dựng một máy nước nóng chính xác (± 2 ° C) ( sous vide ) làm nóng nước ở đâu đó trong khoảng từ 30 đến 100 ° C theo đầu vào của người dùng.

Mặc dù tôi có một nền tảng kỹ thuật nhưng tôi không có kinh nghiệm gì với bộ điều khiển tòa nhà và không có manh mối về cách bắt đầu. Tôi không muốn chi nhiều tiền cho dự án (<100 €) vì vậy tiền là một vấn đề. Điều tốt là tôi đã có một thyristor quyền lực.

Những gì tôi (có lẽ) cần:

• Cảm biến nhiệt độ PT100
• Thiết bị đầu vào để xác định nhiệt độ nước (kỹ thuật số?)
• Bộ điều khiển (PID?)
• Điện trở để làm nóng nước (có thể lấy từ nồi nước cũ tôi giả sử)

Câu hỏi của tôi là làm thế nào tốt nhất tôi có thể tạo liên kết giữa cảm biến và bộ phận làm nóng. Tất nhiên tôi cần xây dựng / lập trình một mạch làm việc này nhưng tôi có tạo ra một mạch tương tự hay kỹ thuật số không?

Tôi có thyristor nhưng điều này có thực sự cần thiết hay quy định bật / tắt cũng có hiệu lực? Đừng quên rằng tôi cũng có thể xác định nhiệt độ nước.

Bất kỳ trợ giúp được đánh giá rất cao (cũng liên kết hữu ích).

Tôi chỉ kết hợp một thiết lập sous-vide với một bộ lọc thương mại. Ban đầu tôi đã lên kế hoạch sử dụng một crockpot / nồi nấu chậm, nhưng đã có thể chọn một nồi chiên gà tây trong nhà thông qua một đợt giảm giá sau kỳ nghỉ.

Thiết lập và chi phí của tôi:

1. Bộ điều khiển nhiệt độ JLD612 PID ($ 33,50)
2. Cặp nhiệt điện PT-100 0,1 độ ($ 19,00)
3. Rơle trạng thái rắn 40A ($ 16,50)
4. Nồi chiên gà tây trong nhà ($ 25,00)

JLD612 khá độc lập và có màn hình hiển thị cho nhiệt độ hiện tại và mục tiêu. Nó cũng có một tính năng tự động điều chỉnh cấu hình các tham số PID cho thiết lập cụ thể của bạn. Một nhược điểm là hoạt động của nó là một chút của hộp đen - bạn không thực sự biết những gì đang xảy ra bên trong. Trong danh sách việc cần làm của tôi là xây dựng bộ kết hợp bộ ghi / dữ liệu kết hợp trên nền tảng Arduino.

FYI, Make Magazine vừa có dự án Sous Vide Immersion Cooker sử dụng bộ điều khiển PID tương tự.

Bạn có thể xây dựng điều này với một mạch so sánh op-amp rất đơn giản:

Cái này sử dụng nhiệt điện trở làm cảm biến nhiệt độ và chiết áp làm cài đặt nhiệt. Sau đó, bạn chỉ cần nối máy sưởi của mình với các tiếp điểm công tắc của rơle.

Bạn sẽ chỉ cần hiệu chỉnh nồi của mình bằng cách kiểm tra nhiệt độ nước bằng nhiệt kế ở các vị trí khác nhau của nồi.

Các bộ phận nên có giá không quá € 11 / £ 10 / $ 18. Bạn có thể cấp nguồn cho nó bằng bộ chuyển đổi AC (có thể là một ý tưởng tốt để thêm tụ điện 470uF qua nguồn cung cấp. Sau đó, bạn có thể sử dụng phần còn lại của ngân sách cho máy sưởi.

Giải pháp của BG100 sẽ hoạt động như một bộ điều khiển nhiệt độ, nhưng tôi không nghĩ rằng nó sẽ giữ nhiệt độ trong phạm vi ± 2 C trừ khi thể tích nước bạn đun nóng khá nhỏ. Nước có rất nhiều công suất nhiệt và nóng lên và nguội đi từ từ nên có thể sẽ làm quá nhiệt độ cài đặt.

Bạn đang xây dựng một bếp sous vide? Nếu vậy, một cách dễ dàng hơn để làm điều này, đặc biệt là với ngân sách đó, là tìm kiếm bộ điều khiển nhiệt độ PID trên một trong những trang web dư thừa như All Electronics, surplusdirect, v.v.

Nếu bạn muốn tự xây dựng nó, bạn có thể làm nó rẻ hơn nhiều.

Bắt đầu từ đâu? Đầu tiên hãy làm một nghiên cứu nhỏ về các vòng điều khiển theo tỷ lệ. Thật đơn giản: về cơ bản là đọc nhiệt độ hiện tại, trừ nhiệt độ điểm đặt của bạn và sử dụng chênh lệch để kiểm soát đầu ra. Trong trường hợp này, kiểm soát đầu ra có thể là thời gian bạn bật thyristor trong (chu kỳ nhiệm vụ).

Điều này có thể được thực hiện với Arduino hoặc Teensy (Tôi thích kết nối các AVR thô vì nó dễ và rẻ hơn nhiều) và một cảm biến tương tự như LM35 dễ sử dụng đã đề cập trước đó hoặc cảm biến kỹ thuật số như MAX6675. Bạn có thể đặt nhiệt độ mong muốn với bộ mã hóa quay và sử dụng màn hình LCD để phản hồi. Thậm chí dễ dàng hơn là sử dụng một đầu vào tương tự để đọc một chiết áp có mặt số phía sau nó.

Kiểm soát theo tỷ lệ sẽ dẫn đến độ lệch từ điểm đặt. Nếu nó đủ nhỏ, bạn có thể bỏ qua nó hoặc nếu nó không đổi, thì bạn có thể hiệu chỉnh "quay số" điểm đặt để cho phép bù. Nếu không, bạn có thể thêm một thuật ngữ tích phân vào bộ điều khiển của bạn. Tôi sẽ dừng lại ở đây vì có nhiều tài liệu tham khảo trực tuyến có thể giải thích lý thuyết điều khiển cơ bản tốt hơn tôi có thể. Nhưng tôi hy vọng bạn có được ý chính của nó.

Những gì bạn đang cố gắng thực hiện không quá khó và tạo ra một dự án nhỏ thú vị và trải nghiệm học tập tuyệt vời.

Làm thế nào về kế hoạch này?

1. Giết một máy nước nóng và sử dụng phần tử nhiệt, sau đó có thể là PWM: ed từ mcu với rơle ở giữa. (Bạn có thể cần suy nghĩ về việc cửa sổ pwm lớn mà hệ thống của bạn cần.)
2. Cảm biến nhiệt độ, có rất nhiều để lựa chọn. Nhưng bất cứ điều gì mcu của bạn có thể sử dụng sẽ làm tốt.
3. Một mcu với chiết áp và màn hình nhỏ để hiển thị nhiệt độ hiện tại.

Những gì mcu để lựa chọn là tùy thuộc vào bạn và diễn đàn này có rất nhiều lời khuyên về chủ đề đó. (Có thể là một AVR hoặc PIC?)

Sau đó, để lập trình mcu bạn có thể đọc một bài viết hay về chủ đề này, mà không cần bằng tiến sĩ .

Và sau đó bạn cắt các tham số pid và quyết định xem bạn cần một quá trình nhanh hay nóng.

Chúc may mắn.

Tôi sẽ sử dụng một arduino như một bộ điều khiển, nó có thể là dễ dàng nhất cho người mới bắt đầu. LM35 có thể ổn trong môi trường ẩm ướt tới 100 C nhưng bạn cũng có thể xem xét điện trở phụ thuộc nhiệt độ hoặc nhiệt điện trở. Để kiểm soát nguồn điện, rơle có thể là một lựa chọn tốt (lò vi sóng cũ có thể cung cấp cho bạn những bộ phận này và bộ phận để cung cấp năng lượng) Máy sưởi cốc cà phê là một nguồn máy sưởi khá tốt, kín nước hoặc nếu bạn có thể sử dụng toàn bộ thiết bị một ấm đun nước điện, nồi croock hoặc tương tự có thể phục vụ. Bạn muốn giữ điện áp cao tránh xa điện áp thấp, một phần vì sự an toàn của chính bạn. Nếu bạn sử dụng chất bán dẫn, hãy xem xét một bộ cách ly quang cho mục đích này.

Tôi đã làm điều này từ mặt đất lên cho một hệ thống sưởi ấm nước cho cũi chó của tôi. Tôi đã giải phóng một bộ phận làm nóng ấm 2,4KW và chế tạo nồi hơi bằng đồng xung quanh nó. Tôi có một cặp nhiệt điện loại K để đo nhiệt độ của nước và một máy bơm lưu thông nó đến các ống sưởi dưới sàn nhà.

Các thiết lập là khá thẳng về phía trước. Bộ điều khiển PID có đầu ra tuyến tính 4-20mA mà tôi sử dụng để điều khiển Vactrol (LDR được điều khiển thông qua đèn LED), lần lượt được sử dụng để điều chỉnh góc bắn của mạch Triac, cuối cùng điều khiển bộ phận làm nóng. Phạm vi bắn mà nó mang lại cho tôi có thể được đặt ở bất kỳ đâu từ 36VAC đến 230VAC đầy đủ tùy thuộc vào lỗi Điểm quy trình / điểm đặt. Ngoài ra, bạn có thể lái phần tử gia nhiệt với công suất 2,4KW đầy đủ nhưng thông qua SSR được điều khiển bởi PID. Bằng cách này bạn có thể loại bỏ các khía cạnh kiểm soát tuyến tính nhưng vẫn duy trì quy định hợp lý.

Các bộ phận đắt nhất trong bài tập này là các tấm đồng thau 1.6mm có kích thước 15cm x 15cm. Tôi đã sử dụng 4 trong số đó để xây dựng lò hơi. 4 tờ có giá 44 đô la Úc và bộ điều khiển là 36 đô la Mỹ từ Ebay. Các bộ phận sai lầm còn lại đến từ Jaycar và các cửa hàng ống nước. Máy bơm có giá 12 USD từ Ebay. Ngoài một chút mộc, hàn và hàn, toàn bộ thiết lập có giá khoảng 100 đô la Úc để xây dựng.

Liên kết youtube cho thiết lập này là:

http://www.youtube.com/watch?v=OA4jU_R9bFY

Về việc áp dụng độ trễ trong trường hợp OP-AMP, bạn có thể thêm điện trở phản hồi từ đầu ra OP-amp vào đầu vào (+).

Tăng 47k cho phản hồi trễ ít hơn.

Mạch gốc được hưởng lợi từ việc sử dụng tốt hơn chiết áp 10K. Thay vào đó, nếu được kết nối song song với độ phân giải tương tự như PT100 ở điện trở hoạt động cao nhất của nó, thì độ chi tiết và phạm vi hữu ích của chiết áp được mở rộng đáng kể. 10K khác cũng được thêm vào trong loạt.