自制USB温控炉
novakon2014/08/20电子技术 IP:山东
本帖最后由 novakon 于 2014-8-21 21:22 编辑

一直都想做,无奈抽不出时间,今天一鼓作气把它做了。

原帖见 https://www.kechuang.org/t/60005

IMG_1079.jpg

通过USB串口接收温度数据和发送继电器指令。

IMG_1082.jpg

500W电炉只要20元。

IMG_1080.jpg

采集用的是热电偶探头,很便宜,电压温度转换用的是MAX6675。

IMG_1083.jpg

界面一定要漂亮,功能一定要实用

IMG_1084.jpg
+50  科创币    三十斗    2014/08/22 鼓励!!
来自:电子信息 / 电子技术
28
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~~空空如也
novakon 作者
9年8个月前 IP:未同步
714391
本帖最后由 novakon 于 2014-8-20 16:43 编辑

淘宝买一个温控器,几十块钱上下,配个电炉就是了。

如果你非要DIY,那么下面是我这个温控器的制作成本:
继电器 3.5元
单片机 取决于你用什么单片机
USB转串口 3元
电炉 20元

热电偶探头 5-15元
采集芯片 5-15元 // 这里注意,不要自己动手搭电路放大信号。用成品的前端芯片能节省很多时间,并提供足够的精度。

附上位机软件:
attachment icon temprelay.zip 10.54KB ZIP 27次下载

需要安装.NET Framework 3.5, win7 用户忽略。

上位机工作方式:向串口发送'g',然后等待单片机返回的数据。返回的数据格式应该是文本+回车符(CR)+换行符(LF)。比如单片机返回"1238(CR)(LF)",上位机会识别为12.38度。

向串口发送's'表示令继电器导通
向串口发送'r'表示令继电器切断
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happy·geek
9年8个月前 IP:未同步
714417
电路不错。只要20?
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csaaa
9年8个月前 IP:未同步
714423
屌丝练手用的东西。简单的东西非要复杂化。
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go炮君
9年8个月前 IP:未同步
714426
我一个温敏电阻加三极管加继电器加电路就可以了,你要不?
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我不是小羊
9年8个月前 IP:未同步
714507
呃。煮硝糖时温度不均匀怎么办?
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fuwen0202
9年8个月前 IP:未同步
714510
这个电炉只要20?,。。。尼玛我的电热套100多。。
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714533
本帖最后由 novakon 于 2014-8-21 23:23 编辑

KC不愧是掌握了先进吐槽技术的论坛啊。

MAX6675从0到1000度的精度是2度,分辨率是0.25度。目前我这个只有判断开关功能的程序在130度熬KNDX的时候,可以控制在正负3度以内。

明天会试试新的继电器输出调制方式,加上PI控制,争取控制到正负1度以内。这就不是“练手”或者“简单问题复杂化”,更不是“我一个温敏电阻+三极管”,而是实实在在的真金白银了。
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714534
IMG_1085.jpg IMG_1086.jpg
IMG_1087.jpg
IMG_1097.jpg
IMG_1098.jpg
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IMG_1111.jpg
IMG_1102.jpg

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布布卡
9年8个月前 IP:未同步
714567
做kndx用这个最好  便宜还精确
控制用可控硅调导通角度比继电器啪达啪达应该好些    电炉便宜 国产东西价格亲民
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714693
今天继续调试算法和继电器开关调制方式。加入PI控制。

QQ截图20140821210143.png

这是设定80度水浴的效果。尖峰是通信错误。

这应该是KC目前最稳的温控器了?欢迎来挑战。
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714699
本帖最后由 novakon 于 2014-8-21 21:19 编辑

实际上上图是这套设备能做到的最稳定的情况了。这是因为MAX6675本身存在噪声和精度方面的问题。多放两张图大家就明白了:


一杯冷水倒进去,升温过程继电器一直开着,但温度数值不是稳定上升的。

QQ图片20140821203606.jpg

温度稳定时,图表细节部分
QQ图片20140821205322.jpg
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714703
布布卡 发表于 2014-8-21 11:18
做kndx用这个最好  便宜还精确
控制用可控硅调导通角度比继电器啪达啪达应该好些    电炉便宜 国产东西价 ...


我认为:可控硅导通角的调制方式会让可控硅发热,且功率因数不好。单个可控硅比继电器模块便宜一点,但加上驱动和和散热片的话就不确定了。

PI控制器的输出转换为继电器的开和关,目前我采用的是delta-sigma调制方式,每0.25秒决定一次继电器的状态。暂时没有发现什么问题,除了比较吵。
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714704
图中用于称量KN和DX的电子秤是之前的“USB推力计”改造的,重复精度相当不错。已经有6名爱好者向我购买了USB推力计——的电路部分,称重传感器需要自配。
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714749
发一张恒温95度的。如果没什么特别大的问题,应该就可以全套移植单片机了。

QQ截图20140821233435.png

再发个视频,演示一下deltasigma调制下的继电器。
请快进到15秒

点击此处查看视频
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a404041481
9年8个月前 IP:未同步
714841
novakon 发表于 2014-8-21 21:28
我认为:可控硅导通角的调制方式会让可控硅发热,且功率因数不好。单个可控硅比继电器模块便宜一点,但加 ...


solid relay
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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714848
今天把PI改成了PD控制器。输入输出都加了一阶低通,控制器输出也绘图了。

QQ截图20140822160252.png

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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714898
今天还特地去买了两个1000ml的烧杯,以及石棉网。放上炉子,发现炉子对短时间温度变化的抵抗能力完全没有了,稳定性也差了很多。这是因为热量从电热丝传递到石棉网,从石棉网传递到烧杯,再从烧杯传递到水,中间经过的时间实在是太长了(约50-100秒)。而烧杯内的水因为蒸发速度时快时慢,所以温度产生抖动(这也是无法将其温度变化控制在1度以内的真正原因)。要得到最快的升温速度,最稳定的温度,避免环路震荡,就必须降低时间常数。

这就意味着需要去除石棉网。

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novakon作者
9年8个月前 IP:未同步
714905
IMG_1130.jpg

QQ截图20140822192250.png
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ltc
9年8个月前 IP:未同步
715280
整流+460+PWM,max31865+铂电阻,0.03度分度值
PID控温
150mL烧杯煮100mL水,设定温度80℃,不搅拌
效果如图
QQ图片20140823211953.jpg
横坐标时间,单位s
纵坐(标设定温度-实际温度)*32
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qwe
9年8个月前 IP:未同步
715323
ltc 发表于 2014-8-23 21:22
整流+460+PWM,max31865+铂电阻,0.03度分度值
PID控温
150mL烧杯煮100mL水,设定温度80℃,不搅拌


求解余温怎么解决,我实验电炉1kw加温控器设的50度烧水实验,温控器50度自动断电,但是水不一会上了70
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1109224398
9年8个月前 IP:未同步
715329
这个好精准
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ltc
9年8个月前 IP:未同步
717901
qwe 发表于 2014-8-23 23:40
求解余温怎么解决,我实验电炉1kw加温控器设的50度烧水实验,温控器50度自动断电,但是水不一会上了70


到50再断电肯定会上去的啊,提前就要断电或降功率的
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qwe
9年8个月前 IP:未同步
718204
ltc 发表于 2014-9-3 20:35
到50再断电肯定会上去的啊,提前就要断电或降功率的


提前断电时间很难控制
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不科学
9年8个月前 IP:未同步
718222
qwe 发表于 2014-9-5 20:29
提前断电时间很难控制


用风扇吹着加热  断电就降温   这个怎么样[s:12]
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北落师门
9年8个月前 IP:未同步
718223
我觉得温度抖动的还有个问题是你的探头太大了...比如你煮硝糖的时候,还剩一薄层,这时候电炉把热量传递给硝糖,硝糖再把热量传给热电偶,此时先要把热电偶的外壳加热,然后热量传导进内部,才能到达热电偶的核心,同时这么大的外壳还散热特好,实际测到的温度会比你控制的温度高那么几度是正常的。这么大的热电偶是给工业设备用的,那种炉子升温比较慢,功率又大,有足够的时间来平衡热量,同时工业设备还有PID之类的控制,温度会准很多。
还有整个系统的配置方式也对温控的精度造成影响,前段时间做过个试验,拿外热烙铁当热源,烙铁头拔掉,洞洞里塞进探头,用温控恒温37℃(室温接近0℃),结果这样的配置方式温度波动巨大,最高温可以飚到100多,可以说几乎没有效果。后来换了个方式,把烙铁芯做好绝缘和探头一起丢到一杯水里,再控温时温度变得很稳定,波动不超过0.5℃。有水在相当于是把发热迅速的烙铁芯的升温速率拖慢了,可以让温控有更多的反应时间,当然如果能搅拌水的话控温效果更好。这个实验说明良好的接触和合理配置热源对于温控的精度有很大的提升,实际情况下因为电炉盘的体积比较大,在电炉工作的时候会吸收较多的热量,当温度达到后断电了电炉盘的热量还是会辐射给脸盆,导致温度会小幅上窜,这个也是不容忽视的。
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laji3865689
9年8个月前 IP:未同步
718288
qwe 发表于 2014-9-5 20:29
提前断电时间很难控制


D值够大就行。电炉是典型的滞后系统,楼主只有PI没有D,这是违背了客观规律的,值得大喝一杯。
+10
科创币
novakon
2014-09-08
我有用D,你并没有认真阅读帖子。请大喝一杯。
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Robot_V1
9年8个月前 IP:未同步
718566
不科学 发表于 2014-9-5 22:00
用风扇吹着加热  断电就降温   这个怎么样


应断电后启动风扇以减少能量消耗。
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