Domanda:
Costruire un bagno d'acqua a temperatura controllata
Tarscher
2011-02-01 16:54:57 UTC
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Desidero costruire uno scaldacqua accurato (± 2 ° C) ( sous vide ) che riscaldi l'acqua a una temperatura compresa tra 30 e 100 ° C in base all'input dell'utente.

Anche se ho un background ingegneristico, non ho alcuna esperienza con la costruzione di controller e non ho idea di come iniziare. Non voglio spendere molti soldi per il progetto (< 100 €), quindi i soldi sono un problema. La cosa buona è che ho già un tiristore di potenza.

Quello di cui ho (probabilmente) bisogno:

  • Sensore di temperatura PT100
  • Dispositivo di input da definire temperatura dell'acqua (digitale?)
  • Controller (PID?)
  • Resistenza per riscaldare l'acqua (presumo può essere presa da un vecchio bollitore)

La mia domanda è come posso creare al meglio il collegamento tra il sensore e l'elemento riscaldante. Ovviamente ho bisogno di costruire / programmare un circuito che faccia questo, ma devo realizzare un circuito analogico o digitale?

Ho un tiristore ma è davvero necessario o dovrebbe funzionare anche una regolazione on / off? Non dimenticare che dovrei anche essere in grado di definire la temperatura dell'acqua.

Qualsiasi aiuto è molto apprezzato (anche link utili).

Ecco una bella implementazione sous vide che potrebbe darti alcune idee. http://www.flashingleds.net/sousvader/sousvader.html
Sette risposte:
BG100
2011-02-01 19:51:01 UTC
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Puoi costruirlo con un circuito comparatore op-amp molto semplice:

schematic

Utilizza un termistore come sensore di temperatura e un potenziometro come impostazione del termostato . Devi solo collegare il riscaldatore ai contatti dell'interruttore del relè.

Dovrai solo calibrare la tua pentola testando la temperatura dell'acqua con un termometro in diverse posizioni della pentola.

Le parti non dovrebbero costare più di circa € 11 / £ 10 / $ 18. Puoi alimentarlo con un adattatore CA (potrebbe essere una buona idea aggiungere anche un condensatore da 470uF attraverso l'alimentazione. Puoi quindi utilizzare il resto del budget per il riscaldatore.

Avrai bisogno di un po 'di isteresi su quel comparatore o il tuo relè vibrerà al setpoint. Questa è comunque un'ottima soluzione. È economico, è efficace e funziona.
Grazie per la risposta. Come progetterei quell'isteresi (dovrebbe essere maggiore di 2 C)?
Penso che dovrai aggiungere un trigger schmitt, che fondamentalmente imposterà la soglia "on" inferiore alla soglia "off".
Sono abbastanza sicuro che il modo per farlo è aggiungere un resistore tra l'uscita dell'amplificatore operazionale e l'ingresso non invertente. Tuttavia, non sono sicuro del valore del resistore, potrebbe essere una buona idea utilizzare un resistore variabile qui in modo da poter regolare la differenza tra le soglie di accensione e spegnimento.
mike
2011-02-08 00:51:13 UTC
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Ho appena messo insieme una configurazione sous-vide con un PID commerciale. Inizialmente avevo programmato di utilizzare un crockpot / pentola a cottura lenta, ma sono riuscito a ritirare una friggitrice per tacchino al coperto tramite una vendita post festiva.

La mia configurazione & costa:

  1. Regolatore di temperatura PID JLD612 ($ 33,50)
  2. Termocoppia PT-100 da 0,1 gradi ($ 19,00)
  3. 40A solido State Relay ($ 16,50)
  4. Friggitrice per tacchino da interno ($ 25,00)

Il JLD612 è praticamente autonomo e dispone di display per le temperature target correnti di & . Ha anche una funzione di regolazione automatica che configura i parametri PID per la tua configurazione particolare. Uno svantaggio è che il suo funzionamento è un po 'una scatola nera - non sai davvero cosa sta succedendo dentro. Nella mia lista di cose da fare è creare una combinazione PID / data logger sulla piattaforma Arduino.

Cordiali saluti, Make Magazine ha appena avuto un progetto Sous Vide Immersion Cooker utilizzando un simile Controller PID.

molto utile. Lo esamineremo
lyndon
2011-02-01 22:41:39 UTC
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La soluzione di BG100 funzionerà come un termoregolatore, ma non credo che manterrà la temperatura entro ± 2 C a meno che il volume di acqua che stai riscaldando non sia abbastanza piccolo. L'acqua ha una grande capacità termica e si riscalda e si raffredda lentamente, quindi probabilmente supererà la temperatura impostata.

Stai costruendo una cucina sottovuoto? In tal caso, un modo più semplice per farlo, soprattutto con quel budget, è cercare un regolatore di temperatura PID su uno dei siti in eccesso come All Electronics, surplusdirect, ecc.

Se vuoi costruirlo te stesso, puoi farlo molto più economico però.

Da dove cominciare? Bene, prima fai una piccola ricerca sui circuiti di controllo proporzionali. È semplice: in pratica leggi la temperatura corrente, sottrai la tua temperatura di setpoint e usa la differenza per controllare l'uscita. In questo caso il controllo dell'uscita può essere il tempo per cui accendi il tiristore (ciclo di lavoro).

Questo può essere ottenuto con un Arduino o un Teensy (preferisco semplicemente collegare AVR grezzi poiché è facile e sono molto più economici) e un sensore analogico come il facile da usare LM35 menzionato in precedenza, o un sensore digitale come un MAX6675. È possibile impostare la temperatura desiderata con un codificatore rotante e utilizzare un display LCD per il feedback. Ancora più semplice è utilizzare un ingresso analogico per leggere un potenziometro che ha un quadrante dietro di esso.

Il controllo proporzionale si tradurrà in un offset dal setpoint. Se è abbastanza piccolo puoi ignorarlo, o se è costante, puoi calibrare il "quadrante" del setpoint per consentire l'offset. Altrimenti, puoi aggiungere un termine integrale al tuo controller. Mi fermo qui perché ci sono molti riferimenti online che possono spiegare la teoria del controllo di base meglio di quanto io possa probabilmente fare. Ma spero che tu ne capisca il succo.

Quello che stai cercando di fare non è troppo difficile e rende un piccolo progetto divertente e una grande esperienza di apprendimento.

Johan
2011-02-05 04:39:55 UTC
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Che ne dici di questo piano?

  1. Uccidi uno scaldabagno e usa l'elemento riscaldante, questo può quindi essere PWM: da un mcu con un relè nel mezzo. (Potrebbe essere necessario pensare a quanto grande ha bisogno la finestra pwm del sistema.)
  2. Sensore di temperatura, c'è molto da scegliere. Ma tutto ciò che può usare il tuo mcu andrebbe benissimo.
  3. Un mcu con un potenziometro e un piccolo display per mostrare la temperatura corrente.

Quale mcu scegliere è dipende da te e questo forum ha molti consigli su questo argomento. (Forse un AVR o un PIC?)

Quindi per programmare la mcu puoi leggere un buon articolo sull'argomento, PID senza un dottorato di ricerca.

Quindi aggiusti i parametri pid e decidi se hai bisogno di un processo veloce o di riscaldamento.

Buona fortuna.

russ_hensel
2011-02-01 19:30:24 UTC
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Userei un arduino come controller, è probabilmente il più semplice per un principiante. Un LM35 può andare bene in un ambiente umido fino a 100 ° C, ma potresti anche considerare un resistore o un termistore dipendente dalla temperatura. Per controllare l'alimentazione, un relè potrebbe essere una buona scelta (i vecchi forni a microonde possono darti questi e parti per un alimentatore) I riscaldatori per tazze da caffè sono una buona fonte di riscaldatori che sono ben sigillati contro l'acqua o se puoi usare l'intero dispositivo può servire un bollitore elettrico, una pentola a croock o simili. Vuoi mantenere l'alta tensione lontana dalla bassa tensione, in parte per la tua sicurezza. Se utilizzi semiconduttori, considera un isolatore ottico per questo scopo.

d'accordo su arduino e lm35, stava semplicemente digitando praticamente la stessa risposta. ,
Un vantaggio di questo percorso è che puoi impostarlo per emettere la temperatura su una porta seriale e durante lo sviluppo collegare un PC per prendere dati che puoi tracciare per valutarne le prestazioni.
Martin
2013-05-20 07:31:12 UTC
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L'ho fatto da zero per un sistema di riscaldamento dell'acqua per la cuccia del mio cane. Ho liberato un elemento riscaldante per bollitore da 2,4KW e ho costruito una caldaia in ottone attorno ad esso. Ho una termocoppia di tipo K per misurare la temperatura dell'acqua e una pompa che la fa circolare nei tubi del riscaldamento sotto il pavimento.

La configurazione è piuttosto semplice. Il controller PID ha un'uscita lineare 4-20mA che utilizzo per controllare un Vactrol (LDR pilotato da un LED) che a sua volta viene utilizzato per regolare l'angolo di accensione di un circuito Triac, che infine aziona l'elemento riscaldante. Il raggio di azione che mi fornisce può essere impostato da 36 V CA a 230 V CA completo a seconda dell'errore di processo / set point. In alternativa è possibile pilotare l'elemento riscaldante con la piena capacità di 2,4 kW ma attraverso un SSR controllato dal PID. In questo modo è possibile eliminare gli aspetti del controllo lineare ma mantenere comunque una regolazione ragionevole.

Le parti più costose in questo esercizio sono state le lastre di ottone da 1,6 mm che erano 15 cm x 15 cm. Ne ho usati 4 per costruire la caldaia. I 4 fogli mi sono costati AUD $ 44 e il controller era USD $ 36 da Ebay. Le restanti parti varie provenivano da Jaycar e dai negozi di impianti idraulici. La pompa era di $ 12 USD da Ebay. A parte un po 'di falegnameria, saldatura e brasatura, l'intera installazione costa circa AUD $ 100 per la costruzione.

Il link di YouTube per questa configurazione è:

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

flodis
2016-03-17 14:35:28 UTC
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Sull'applicazione dell'isteresi nel caso OP-AMP è possibile aggiungere un resistore di feedback dall'uscita dell'OP-amp all'ingresso (+).

enter image description here

Aumenta il 47k per meno feedback di isteresi.

Il circuito originale beneficia di un migliore utilizzo del potenziometro 10K. Se invece collegato in parallelo con una resistenza simile a quella del PT100 alla sua massima resistenza di funzionamento la granularità e il range utile del potenziometro si amplia notevolmente. In serie sono stati aggiunti anche altri 10.000.000.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 2.0 con cui è distribuito.
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