Construcción de un baño de agua con temperatura controlada

Acabo de armar una configuración sous-vide con un PID comercial. Originalmente, había planeado usar una olla eléctrica/olla de cocción lenta, pero pude comprar una freidora de pavo para interiores a través de una venta posterior a las fiestas.

Mi configuración y 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 interior ($25.00)

El JLD612 es prácticamente autónomo y tiene pantallas para las temperaturas actuales y objetivo. También tiene una función de autoajuste que configura los parámetros PID para su configuración particular. Una desventaja es que su funcionamiento es un poco como una caja negra: realmente no sabes lo que sucede dentro. En mi lista de tareas pendientes está construir una combinación de PID/registrador de datos en la plataforma Arduino.

Para su información, Make Magazine acaba de tener un proyecto de Sous Vide Immersion Cooker usando un controlador PID similar.

Puede construir esto con un circuito comparador de amplificador operacional muy simple:

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

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

Las piezas no deberían costar más de unos 11 €/10 £/18 $. Puede alimentarlo con un adaptador de CA (también podría ser una buena idea agregar un capacitor de 470uF a través del suministro). Luego puede usar el resto de su presupuesto para el calentador.

La solución de 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 esté calentando sea bastante pequeño. El agua tiene mucha capacidad térmica y se calienta y se enfría lentamente, por lo que probablemente supere 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, excedente directo, etc.

Sin embargo, si desea construirlo usted mismo, puede hacerlo mucho más barato.

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

Esto se puede lograr con un Arduino o un Teensy (prefiero simplemente conectar 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 establecer la temperatura deseada con un codificador rotatorio y usar una pantalla LCD para obtener información. Aún más fácil es usar una entrada analógica para leer un potenciómetro que tiene un dial detrás.

El control proporcional dará como resultado una compensación del punto de referencia. Si es lo suficientemente pequeño, puede ignorarlo, o si es constante, entonces puede calibrar el "dial" del punto de ajuste para permitir la compensación. De lo contrario, puede agregar un término integral a su controlador. Me detendré aquí porque hay muchas referencias en línea que pueden explicar la teoría básica del control mejor que yo. Pero espero que entiendas la esencia.

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

¿Qué tal este plano?

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 qué tan grande es la ventana pwm que necesita su sistema).
2. Sensor de temperatura, hay mucho donde elegir. Pero cualquier cosa que su 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.

Usaría un arduino como controlador, probablemente sea el más fácil para un principiante. Un LM35 puede estar bien en un ambiente húmedo hasta 100 C, pero también podría considerar una resistencia o termistor dependiente de la temperatura. Para controlar la energía, un relé puede ser una buena opción (los hornos de microondas viejos pueden brindarle estos y partes para una fuente de alimentación). Los calentadores de tazas de café son una fuente bastante buena de calentadores que están bien sellados contra el agua o si puede usar todo el dispositivo. puede servir un hervidor eléctrico, una olla de barro o similar. Desea mantener el alto voltaje alejado del bajo voltaje, en parte por su propia seguridad. Si usa 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 elemento 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 la hace circular a los tubos de calefacción debajo del piso.

La configuración es bastante sencilla. El controlador PID tiene una salida lineal de 4-20 mA que utilizo para controlar un Vactrol (LDR controlado a través de un LED) que a su vez se utiliza para regular el ángulo de disparo de un circuito Triac, que finalmente impulsa el elemento calefactor. El rango de disparo que me da puede configurarse en cualquier lugar desde 36 VCA hasta 230 VCA completos, según el error del punto de ajuste/proceso. Alternativamente, podría impulsar el elemento calefactor 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 aún así mantener una regulación razonable.

Las piezas 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 USD$36 de Ebay. Las piezas 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, todo el montaje costó unos 100 dólares australianos.

El enlace de youtube para esta configuración es:

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

Acerca de la aplicación de histéresis en el caso de OP-AMP, puede agregar una resistencia de retroalimentación desde la salida de OP-amp a la entrada (+).

Aumente los 47k para obtener menos retroalimentación de histéresis.

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