Aufbau eines temperierten Wasserbades

Ich habe gerade ein Sous-Vide-Setup mit einem kommerziellen PID zusammengestellt. Ursprünglich hatte ich geplant, einen Crockpot / Slow Cooker zu verwenden, konnte aber über einen Nachverkauf eine Putenfritteuse für den Innenbereich erwerben.

Mein Setup & Kosten:

1. JLD612 PID-Temperaturregler (33,50 $)
2. PT-100 0,1 Grad Thermoelement (19,00 $)
3. 40A Halbleiterrelais (16,50 $)
4. Indoor Putenfritteuse ($25.00)

Der JLD612 ist ziemlich eigenständig und verfügt über Anzeigen für aktuelle und Zieltemperaturen. Es hat auch eine Autotune-Funktion, die die PID-Parameter für Ihre spezielle Einrichtung konfiguriert. Ein Nachteil ist, dass die Funktionsweise ein bisschen wie eine Black Box ist – Sie wissen nicht wirklich, was im Inneren vor sich geht. Auf meiner To-Do-Liste steht der Bau einer Kombination aus PID und Datenlogger auf der Arduino-Plattform.

FYI, Make Magazine hatte gerade ein Sous-Vide-Tauchkocher- Projekt mit einem ähnlichen PID-Regler.

Sie können dies mit einer sehr einfachen Operationsverstärker-Komparatorschaltung aufbauen:

Dieser verwendet einen Thermistor als Temperatursensor und ein Potentiometer als Thermostateinstellung. Sie müssen dann nur noch Ihre Heizung an die Schaltkontakte des Relais anschließen.

Sie müssen nur Ihren Topf kalibrieren, indem Sie die Wassertemperatur mit einem Thermometer an verschiedenen Positionen des Topfes testen.

Die Teile sollten nicht mehr als etwa 11 €/10 £/18 $ kosten. Sie können es mit einem Netzteil betreiben (möglicherweise ist es eine gute Idee, auch einen 470-uF-Kondensator über die Versorgung hinzuzufügen. Sie können dann den Rest Ihres Budgets für die Heizung verwenden.

Die Lösung von BG100 funktioniert als Temperaturregler, aber ich glaube nicht, dass sie die Temperatur innerhalb von ± 2 ° C hält, es sei denn, das Wasservolumen, das Sie erhitzen, ist ziemlich klein. Wasser hat eine große Wärmekapazität und erwärmt sich und kühlt langsam ab, sodass es wahrscheinlich die eingestellte Temperatur überschreitet.

Bauen Sie einen Sous-Vide-Garer? Wenn dies der Fall ist, ist es einfacher, insbesondere bei diesem Budget, nach einem PID-Temperaturregler auf einer der überschüssigen Websites wie All Electronics, Surplusdirect usw. zu suchen.

Wenn Sie es selbst bauen möchten, können Sie es jedoch viel billiger tun.

Wo soll man anfangen? Recherchieren Sie zunächst ein wenig über Proportionalregelkreise. Es ist ganz einfach: Lesen Sie im Grunde die aktuelle Temperatur ab, subtrahieren Sie Ihre Solltemperatur und verwenden Sie die Differenz, um den Ausgang zu steuern. In diesem Fall kann die Ausgangssteuerung sein, wie lange Sie Ihren Thyristor einschalten (Einschaltdauer).

Dies kann mit einem Arduino oder einem Teensy (ich ziehe es vor, nur rohe AVRs zu verkabeln, da es einfach und viel billiger ist) und einem analogen Sensor wie dem zuvor erwähnten einfach zu bedienenden LM35 oder einem digitalen Sensor wie einem MAX6675. Sie können die gewünschte Temperatur mit einem Drehgeber einstellen und ein LCD-Display zur Rückmeldung verwenden. Noch einfacher ist es, einen analogen Eingang zu verwenden, um ein Potentiometer zu lesen, hinter dem sich eine Skala befindet.

Proportionalregelung führt zu einem Offset vom Sollwert. Wenn es klein genug ist, können Sie es ignorieren, oder wenn es konstant ist, können Sie das Einstellrad des Sollwerts kalibrieren, um einen Offset zu berücksichtigen. Andernfalls können Sie Ihrem Controller einen Integralterm hinzufügen. Ich werde hier aufhören, weil es online viele Referenzen gibt, die die grundlegende Steuerungstheorie besser erklären können, als ich es wahrscheinlich kann. Aber ich hoffe, du verstehst das Wesentliche.

Was Sie zu tun versuchen, ist nicht zu schwierig und sorgt für ein lustiges kleines Projekt und eine großartige Lernerfahrung.

Wie wäre es mit diesem Plan?

1. Töten Sie einen Warmwasserbereiter und verwenden Sie das Heizelement. Dies kann dann von einer MCU mit einem Relais in der Mitte PWM:ed werden. (Möglicherweise müssen Sie darüber nachdenken, wie groß das PWM-Fenster Ihres Systems sein muss.)
2. Temperatursensor, es gibt eine Menge zur Auswahl. Aber alles, was Ihr MCU verwenden kann, würde gut funktionieren.
3. Eine MCU mit einem Potentiometer und einem kleinen Display zur Anzeige der aktuellen Temperatur.

Welche MCU Sie wählen, liegt bei Ihnen, und dieses Forum enthält viele Ratschläge zu diesem Thema. (Vielleicht ein AVR oder ein PIC?)

Dann können Sie zum Programmieren der mcu einen guten Artikel zum Thema PID ohne Promotion lesen .

Und dann trimmen Sie die PID-Parameter und entscheiden, ob Sie einen schnellen oder einen Erwärmungsprozess benötigen.

Viel Glück.

Ich würde ein Arduino als Controller verwenden, es ist wahrscheinlich das einfachste für einen Anfänger. Ein LM35 kann in einer nassen Umgebung bis zu 100 ° C in Ordnung sein, aber Sie können auch einen temperaturabhängigen Widerstand oder Thermistor in Betracht ziehen. Um die Leistung zu steuern, könnte ein Relais eine gute Wahl sein (alte Mikrowellenöfen können Ihnen diese und Teile für eine Stromversorgung geben). Kaffeetassenheizungen sind eine ziemlich gute Quelle für Heizungen, die gut gegen Wasser abgedichtet sind oder wenn Sie das gesamte Gerät verwenden können ein elektrischer Wasserkocher, Topftopf oder ähnliches kann dienen. Sie möchten die Hochspannung von der Niederspannung fernhalten, teilweise zu Ihrer eigenen Sicherheit. Wenn Sie Halbleiter verwenden, ziehen Sie für diesen Zweck einen optischen Isolator in Betracht.

Ich habe dies von Grund auf für ein Wasserheizsystem für meinen Hundezwinger getan. Ich habe ein 2,4KW Kesselheizelement befreit und einen Messingkessel darum gebaut. Ich habe ein Thermoelement vom Typ K zum Messen der Wassertemperatur und eine Pumpe, die es zu den Heizrohren unter dem Boden zirkuliert.

Das Setup ist ziemlich geradlinig. Der PID-Regler hat einen linearen 4-20-mA-Ausgang, den ich zur Steuerung eines Vactrol (LDR durch eine LED angesteuert) verwende, der wiederum zur Regulierung des Zündwinkels einer Triac-Schaltung verwendet wird, die schließlich das Heizelement antreibt. Der Zündbereich, den es mir gibt, kann je nach Prozess-/Sollwertfehler zwischen 36 VAC und vollen 230 VAC beliebig eingestellt werden. Alternativ könnten Sie das Heizelement mit der vollen Leistung von 2,4 kW betreiben, jedoch über ein SSR, das von der PID gesteuert wird. Auf diese Weise könnten Sie die Aspekte der linearen Steuerung eliminieren, aber dennoch eine vernünftige Regulierung beibehalten.

Die teuersten Teile in dieser Übung waren die 1,6 mm Messingbleche, die 15 cm x 15 cm groß waren. Ich habe 4 davon verwendet, um den Kessel zu bauen. Die 4 Blätter kosteten mich 44 AUD und der Controller 36 USD von Ebay. Die restlichen diversen Teile kamen von Jaycar und Klempnergeschäften. Die Pumpe kostete bei Ebay 12 USD. Abgesehen von ein wenig Schreinerei, Löten und Hartlöten kostete der Aufbau des gesamten Aufbaus etwa 100 AUD.

Der YouTube-Link für dieses Setup lautet:

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

Über das Anwenden einer Hysterese im OP-AMP-Fall können Sie einen Rückkopplungswiderstand vom OP-Amp-Ausgang zum (+)-Eingang hinzufügen.

Erhöhen Sie 47k für weniger Hysterese-Feedback.

Die ursprüngliche Schaltung profitiert von einer besseren Nutzung des 10K-Potentiometers. Wenn es stattdessen parallel mit einem Widerstand verbunden wird, der dem des PT100 bei seinem höchsten Betriebswiderstand ähnlich ist, wird die Körnigkeit und der nutzbare Bereich des Potentiometers stark erweitert. Weitere 10.000 wurden ebenfalls in Serie hinzugefügt.