Construyendo un baño de agua con control de temperatura

Acabo de armar una configuración de sous-vide con un PID comercial. Originalmente, había planeado usar una olla de cocción lenta / olla de cocción lenta, pero pude recoger una freidora de pavo de interior a través de una venta posterior a las vacaciones.

Mi configuración & costos:

1. controlador de temperatura PID JLD612 ($ 33.50)
2. Termopar PT-100 de 0,1 grados ($ 19.00)
3. Relé de estado sólido 40A ($ 16.50)
4. Freidora de pavo para interiores ($ 25.00)

El JLD612 es bastante autónomo y tiene pantallas para & actual; temperaturas objetivo. También tiene una función de autoajuste que configura los parámetros PID para su configuración particular. Un inconveniente es que el funcionamiento es un poco de una caja negra, realmente no sabes lo que está pasando dentro. En mi lista de tareas es crear una combinación de PID / registrador de datos en la plataforma Arduino.

Puedes crear esto con un circuito comparador de op-amp muy simple:

Esto utiliza un termistor como sensor de temperatura y un potenciómetro como ajuste del termostato. Entonces, solo necesita conectar su calentador a los contactos del interruptor del relé.

Solo necesitarás calibrar tu olla probando la temperatura del agua con un termómetro en diferentes posiciones de la olla.

Las piezas no deben costar más de alrededor de € 11 / £ 10 / $ 18. Puede alimentarlo con un adaptador de CA (también podría ser una buena idea agregar un capacitor de 470uF a la fuente. Puede usar el resto de su presupuesto para el calentador.

BG100 funcionará como un controlador de temperatura, pero no creo que mantenga la temperatura dentro de ± 2 C a menos que el volumen de agua que está calentando sea bastante pequeño. El agua tiene una gran capacidad térmica, se calienta y se enfría lentamente, por lo que probablemente sobrepasará la temperatura establecida.

¿Estás construyendo una cocina sous vide? Si es así, una forma más fácil de hacer esto, especialmente con ese presupuesto, es buscar un controlador de temperatura PID en uno de los sitios excedentes como All Electronics, superplusdirect, etc.

Si quieres construirlo tú mismo, puedes hacerlo mucho más barato.

¿Por dónde empezar? Bueno, primero investigue un poco sobre los bucles de control proporcional. Es simple: básicamente lea la temperatura actual, reste su temperatura de punto de ajuste y use la diferencia para controlar la salida. En este caso, el control de salida puede ser el tiempo durante el cual enciende el tiristor (ciclo de trabajo).

Esto se puede lograr con un Arduino o un Teensy (prefiero simplemente cablear AVR sin procesar ya que es fácil y son mucho más baratos) y un sensor analógico como el LM35 fácil de usar mencionado anteriormente, o un sensor digital como un MAX6675. Puede configurar la temperatura deseada con un codificador rotatorio y usar una pantalla LCD para retroalimentación. Aún más fácil es usar una entrada analógica para leer un potenciómetro que tiene un dial detrás.

El control proporcional dará como resultado un desplazamiento desde el punto de ajuste. Si es lo suficientemente pequeño, puede ignorarlo, o si es constante, entonces puede calibrar el punto de ajuste "dial" para permitir el desplazamiento. De lo contrario, puede agregar un término Integral a su controlador. Voy a detenerme aquí porque hay muchas referencias en línea que pueden explicar la teoría del control básico mejor de lo que probablemente pueda. Pero espero que entiendas lo esencial.

Lo que estás tratando de hacer no es demasiado difícil y lo convierte en un pequeño proyecto divertido y una gran experiencia de aprendizaje.

¿Qué te parece este plan?

1. Apague un calentador de agua y use el elemento de calor, esto puede ser PWM: ed desde un mcu con un relé en el medio. (Es posible que deba pensar en cuán grande es la ventana de pwm que necesita su sistema).
2. Sensor de temperatura, hay mucho para elegir. Pero cualquier cosa que tu mcu pueda usar estaría bien.
3. Un mcu con un potenciómetro y una pequeña pantalla para mostrar la temperatura actual.

Qué mcu elegir depende de usted y este foro tiene muchos consejos sobre ese tema. (¿Quizás un AVR o un PIC?)

Luego, para programar el mcu puede leer un buen artículo sobre el tema, PID sin un doctorado .

Y luego recorta los parámetros pid y decide si necesita un proceso rápido o de calentamiento.

Buena suerte.

Yo usaría un arduino como controlador, es probablemente el más fácil para un principiante. Un LM35 puede estar bien en un ambiente húmedo de hasta 100 C, pero también puede considerar una resistencia o termistor dependiente de la temperatura. Para controlar la potencia, un relé puede ser una buena opción (los hornos de microondas antiguos pueden proporcionarle estas y otras piezas para una fuente de alimentación). Un hervidor eléctrico, una olla de croock o similar puede servir. Desea mantener la alta tensión alejada de la baja tensión, en parte por su propia seguridad. Si utiliza semiconductores, considere un aislador óptico para este propósito.

He hecho esto desde cero para un sistema de calentamiento de agua para mi perrera. Liberé un calentador de caldera de 2,4KW y construí una caldera de latón a su alrededor. Tengo un termopar tipo K para medir la temperatura del agua y una bomba que lo hace circular por los tubos de calefacción debajo del piso.

La configuración es bastante sencilla. El controlador PID tiene una salida lineal de 4-20 mA que uso para controlar un Vactrol (LDR conducido a través de un LED) que a su vez se usa para regular el ángulo de disparo de un circuito Triac, que finalmente acciona el elemento calefactor. El rango de cocción que me da puede configurarse desde 36 VCA hasta 230 V CA en función del error del punto de proceso / ajuste. Alternativamente, puede conducir el elemento calentador con la capacidad total de 2,4 KW pero a través de un SSR controlado por el PID. De esta manera, podría eliminar los aspectos de control lineal pero seguir manteniendo una regulación razonable.

Las partes más caras en este ejercicio fueron las láminas de latón de 1,6 mm que tenían 15 cm x 15 cm. Usé 4 de ellos para construir la caldera. Las 4 hojas me costaron AUD $ 44 y el controlador costó USD $ 36 de Ebay. Las partes misceláneas restantes provinieron de Jaycar y tiendas de plomería. La bomba fue de USD $ 12 de Ebay. Aparte de un poco de carpintería, soldadura y soldadura fuerte, la configuración completa cuesta alrededor de AUD $ 100 para construir.

El enlace de youtube para esta configuración es:

enlace

Sobre la aplicación de histéresis en el caso de OP-AMP, puede agregar una resistencia de realimentación desde la salida del amplificador OP a la entrada (+).

Aumente los 47k para obtener menos retroalimentación de histéresis.

El circuito original se beneficia de un mejor uso del potenciómetro 10K. Si, en cambio, se conecta en paralelo con una resistencia similar a la del PT100 en su resistencia de funcionamiento más alta, la granularidad y el rango útil del potenciómetro se extienden considerablemente. También se agregaron otros 10K en serie.