Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Вашему вниманию предлагаются схемы двух термостатов: первый – для жидкостных сред на диапазон температур от 00 С до +125 0С (хотя не возбраняется и для воздушной среды),

второй – для мощных электронагревателей, например – муфельной печи на диапазон температур +200С. +10000С.

На схемах сделана разбивка на функциональные узлы (или блоки). У обоих термостатов есть одинаковые узлы:
Цифровой индикатор температуры, по которому производится отсчёт показаний и установка заданной температуры (схема находится на нашем сайте);
Узел сравнения измеренной температуры с заданной;
Узел пропорционального управления нагревателем;
Исполнительный узел включения нагревателя;
Источники питания и задания образцовых напряжений.
Схема цифрового индикатора подробно описана в статье “Цифровой индикатор”, а узел измерения температуры для жидкостного термостата рассмотрен в статье “Превращение цифрового индикатора в цифровой термометр”. Обе статьи расположены на нашем сайте.

Рассмотрим теперь работу узла пропорционального управления нагревателем.
Большинство простых схем регулировки температуры реализуют так называемый “релейный” способ управления нагревателем – пока температура ниже заданной, нагреватель включён, когда выше заданной – выключен. Этому способу присущ недостаток – нагреватель шурует на всю катушку, даже когда температура близка к заданной. В результате, после отключения нагревателя, температура по инерции выскакивает за заданный предел, потом опускается до температуры включения, потом снова выскакивает за пределы – то есть не поддерживается на заданном уровне, а колеблется около него вверх вниз. Хорошо, если этот процесс – затухающий. Но всё равно выход температуры свыше заданного предела не желателен. Вот для борьбы с этим явлением и применён узел пропорционального управления. Пока температура ниже порога срабатывания узла, нагреватель включён постоянно. По мере приближения к заданной температуре узел начинает выключать нагреватель на некоторые периоды времени, которые тем больше, чем ближе измеренная температура к заданной. Таким образом, при подстройке порога включения узла, на жидкостном термостате достигалась точность поддержания температуры 0,1 0С. На термостате для муфеля дело обстоит хуже, там из-за очень большой температурной инерции камеры наблюдается “выбег” температуры до 10 0С, но при температурах несколько сот градусов это не существенно. Соглашусь с возражениями, что подобный узел можно реализовать на генераторе линейно меняющегося напряжения и компараторе, но предложенная схема проста, и вполне повторяема. Выход узла нагружен на оптронный тиристор типа МОС3061, который, в свою очередь, включает мощный тиристор, управляющий нагревателем. Тиристорный оптрон МОС3061 примечателен тем, что включается при переходе коммутируемого напряжения через ноль, и потому практически исключены коммутационные помехи. ( Ранее Сэр Мурр городил целую схему для реализации этого принципа работы – на трёх транзисторах и маломощном тиристоре – примечание кота Сэра Мурра). И ещё одна особенность предложенного узла – управление мощностью осуществляется целым числом периодов сетевого напряжения, а не углом отсечки, что тоже способствует уменьшению помех. Ну, узел питания в описании не нуждается. Образцовое напряжение 1,000 вольт- эквивалент температуры +10000С для муфеля или +100,00С для жидкости. Можно выбрать и другие значения.

Теперь об узле измерения температуры для муфеля. Измерение температуры – термопарой. Для компенсации температуры холодного спая (специалисты знают, что это такое) используются две одинаковые термопары- одна, верхняя по схеме, – измерительная и находится внутри печи; вторая, -нижняя по схеме, находится на входных клеммах . Термопары изготовлены самостоятельно , путём сварки в пламени газовой горелки двух кусков термопарных проводов типа ТХА длиной 2 метра- сварены оба конца. Потом отрезается одна термопара длиной несколько сантиметров – это будет компенсационная термопара. А всё остальное – измерительная термопара. АХТУНГ! Не забывайте про полярность включения термопар на схеме – они включены встречно!
На выходе усилителя сигнала термопары установлен резистор, которым производится калибровка измеряемой температуры. С одной стороны, если известна температурная характеристика термопары, то можно сразу пересчитать термо-ЭДС в температуру. Но если характеристика неизвестна? Или термопара изготовлена неизвестно из чего? ( Можно в качестве одного из проводов взять провод из лампочки накаливания, на котором держится нить, а в качестве другого провода – стальной, или нихромовый – пробуйте! – примечание кота Сэра Мурра). Вот здесь подстроечный резистор и пригодится.

Сразу же расскажу о процессе калибровки.
Подстроечник Р1 устанавливаем в верхнее положение, опускаем измерительную термопару в смесь воды со льдом, и подстроечником Р5 устанавливаем на индикаторе 0 градусов. Затем на газовой горелке расплавляем много – много свинца ( чем больше, тем лучше) и помещаем туда измерительную термопару, предварительно извлекя. извлеча! (Грамотей! Загляни на сайт “GRAMOTA.RU” – примечание кота Сэра Мурра) термопару из холодной ванны и просушив её. Начинаем наблюдать по цифровому индикатору за процессом остывания предварительно расплавленного свинца. В процессе остывания будет проходиться точка кристаллизации расплава. В этой точке температура будет оставаться постоянной, и мы успеем её зафиксировать. Теперь понятно, зачем свинца чем больше, тем лучше? Правильно, чтобы чётче зафиксировать нашу контрольную точку- +327,50С. Но! Это – температура плавления и кристаллизации чистого свинца, без примесей! Температура кристаллизации свинцового сплава будет другой! (Температура плавления или кристаллизации олова +2320 С, цинка+ 419,60С- примечание кота Сэра Мурра) Процесс кристаллизации мы фиксируем по неизменности показаний измерителя, и визуально – по прекращению блеска жидкого металла. И вот теперь мы подстроечником Р5 устанавливаем заветную точку 327 на термометре.

А теперь немного о “подводных камнях” этого метода калибровки и измерения.
Наш измеритель – с линейной шкалой во всём диапазоне измерений. На самом деле характеристика любой термопары отличается от линейной, хотя и достаточно близка к ней. Притом, чем чувствительнее термопара, тем нелинейнее. Промышленные микроконтроллерные измерители учитывают эту нелинейность, и вносят соответствующие поправки. А мы с вами игнорируем эту неизвестную нелинейность. Шут с ней – нам и так хватает точности!
А теперь наш термометр можно проверить по температуре кипения воды +100 С, если вы живёте на высоте не более 500 метров над уровнем моря. Иначе придётся вносить поправку на понижение температуры кипения при уменьшении атмосферного давления. Или наоборот – на повышение, если вы – гном на собственной подземной фабрике.

Теперь немного рекомендаций о конструктивном исполнении. Вводы- выводы силовых цепей лучше делать на винтовых клеммных соединителях- разъёмы от компьютерных сетевых кабелей не выдерживают ток более 10 ампер. Например, на муфельной печи они расплавились. Правда, и муфель- 3-х киловаттный.

Для жидкостного термостата надо обязательно организовать циркуляцию воды – любым способом – насосом, аэрационным компрессором от аквариума, или перемешиванием ложкой. Иначе температура на дне и на поверхности может отличаться на несколько градусов. А мы претендуем на точность 0,1 градуса.. Для принудительного включения охлаждения жидкостного термостата используется компаратор на МС А4. Конечно, этот узел не обязателен, но может быть полезен, если вам понадобится регистрировать процесс охлаждения от заданной температуры.
Установка требуемой температуры осуществляется нажатием кнопочки, которая исходно зафиксирована на измерение температуры. А как нажал на кнопочку – пожалуйста, задавай температуру, накручивая установочный резистор (желательно многооборотный).
Ну, вроде всё.
Автор благодарен своему коту за высказанные ценные замечания во время написания статьи.

Простая мощная муфельная печь

В этой инструкции мы разберем, как своими руками сделать простую муфельную печь для плавки металлов. За 3 часа печь способна разогреваться до температуры около 800°C и это не предел. В ней легко можно плавить алюминий. Собирается печь довольно легко, все материалы можно достать и стоят они недорого. В качестве изолятора используется печной кирпич и стекловата, а корпусом выступает кастрюля из нержавеющей стали. Для контроля температуры печь оборудована специальной электроникой, которую автор заказал из Китая, стоит она недорого. Рассмотрим более подробно, как такая печь работает и как ее собрать!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
– печной кирпич (шамотный);
– стекловата (или другой изолятор);
– кастрюля из нержавеющей стали (подходящих размеров);
– нагревательный элемент – проволока х23ю5т длиной 18 метров и сечением 1 мм;
– контроллер температуры REX C-100 ;
– реле FOTEK SSR-40 DA ;
– термопара для высоких температур ;
– корпус блока питания от компьютера.

Список инструментов:
– болгарка с диском по бетону;
– чертежные принадлежности и бумага;
– зажимы;
– токарный станок;
– дрель.

Процесс изготовления печи:

Шаг первый. Работаем с кирпичом
Для начала нам нужно особым образом обрезать кирпич, чтобы выложить из него печь. Автор соорудил для таких целей специальную станину для болгарки. Кирпич используется шамотный, такой продается во многих строительных магазинах. Режется кирпич очень просто при помощи болгарки и диска по бетону. Всего автор использовал для своего проекта 6 кирпичей.

Шаг третий. Сборка печи
В качестве корпуса для печи используется кастрюля из нержавеющей стали. Плюс в этом таков, что нержавейка не боится сильного нагревания. Между кирпичом и кастрюлей есть зазор в 3 см, сюда укладывается изолятор в виде минеральной ваты. Конечно, такой изолятор слабоват и печь имеет повышенную теплопотерю. В будущем автор хочет изменить конструкцию, эта была сделана в качестве эксперимента.

Не забываем также установить кирпичи на дно печи и установить изолятор. В стенках кастрюли сверлим отверстия и выводим концы спирали для подключения ее к источнику питания.

Вот и все, печь можно тестировать, автор решил в качестве эксперимента расплавить алюминий. В качестве тигля была использована эмалированная кружка с отрезанной ручкой. Печь без труда справилась с такой задачей.

Конечно, для более эффективной работы нужно будет еще улучшить изоляцию и изготовить крышку для печи. В целом, самоделка получилась удачной, надеюсь, вам проект понравился. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами!

Инструкция по использованию ПИД-терморегулятора для муфельной печи

Терморегулятор для муфельной печи – это неотъемлемая часть нагревательного оборудования, поскольку благодаря нему можно поддерживать температуру внутри на необходимом уровне. При работе с муфельной электропечью очень важно соблюдать точность настроек. От этого зависит эффективность воздействия на материалы, помещенные внутрь для термообработки.

ПИД-регулятор для печи используется во всех типах и разновидностях рассматриваемого оборудования. Главные его задачи – отслеживание текущего состояния нагрева и автоматическое управление процессом.

Разновидности регуляторов температуры для муфельной печи

Регулятор температуры для муфельной печи присутствует в любой конструкции. Будь то промышленная печь или прибор в исследовательском центре. Так как муфельные печи отличаются по размерам, свойствам и виду проводимой деятельности, на них могут устанавливаться различные модели терморегуляторов:

Механический контролер температуры печи

Механический контролер температуры печи – это известный всем прибор с нанесенной шкалой и движущейся риской. Он не позволяет добиваться высокой точности показаний, и требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Поэтому его применение постепенно уходит в прошлое, а все больше моделей печей оснащаются современными средствами контроля.

Образец механического термостата

Автоматический регулятор муфельной печи

Автоматический регулятор муфельной печи осуществляет управление при помощи микропроцессора. Такой подход дает множество преимуществ:

• Возможность выставления необходимых температурных значений.
• Проведение высокоточной термообработки.
• Простоту настроек и удобство эксплуатации.
• Отсутствие необходимости в нахождении диспетчера-оператора.

Цифровой однозадачный терморегулятор

ПИД-контроллер-программатор для муфельной печи

Самым востребованным на сегодняшний день является ПИД-контроллер-программатор для муфельной печи. Эта аббревиатура расшифровывается как «пропорционально-интегрально-дифференцирующий» регулятор.

Его работа строится на отслеживании состояния функционирующего агрегата и образовании соответствующего сигнала. Анализ осуществляется в три этапа:

• Пропорциональный. Обозначает немедленную реакцию на текущий процесс с устранением возможных неточностей.
• Интегральный. Происходит оценка произошедших отклонений за все время работы.
• Дифференциальный. Составляется прогноз на будущее и недопущение повторения ошибок.

Многие программаторы имеют по два цифровых дисплея, на которых выводится не только заданная, но и текущая температура. Она измеряется специальными датчиками, которые передают информацию как о нагреве, так и об охлаждении

ПИД-контроллер для муфельной печи

Советы по установке терморегулятора для муфельной печи

Терморегулятор для муфельной печи, инструкция к которому отличается простотой даже для новичков, идет в комплекте с основным оборудованием. По желанию или при необходимости его всегда можно заменить. Эта работа не является сложной, весь процесс занимает совсем немного времени.

Помимо руководства по эксплуатации, на боковой стороне устройства можно найти подробную схему для присоединения клемм, отмеченных по номерам. Возле каждого обозначения указана полярность, которую обязательно необходимо соблюдать.

Расположение схемы подключения программатора

Во время работы прибора красным цветом выделяется температура нагрева печи на данный момент, а зеленым – заданные параметры. При возникновении разницы в данных, срабатывает реле, на которое подается сигнал контроллера.

Если подключение произведено неправильно или пользователь перепутал провода, система проинформирует об этом выведением на дисплей отрицательных значений

Лабораторные печи и промышленные агрегаты не могут обходиться без терморегуляторов. Любая производственная или исследовательская деятельность подразумевает обязательное соблюдение точности настроек. Нужный контроллер для муфельной печи можно приобрести в специализированных торговых точках или интернет-магазинах. Обращайтесь к проверенным поставщикам, таким как торговый дом «Лабор», сотрудники которого всегда помогут подобрать нужное оборудование.

Уроки гончарного дела

Добро пожаловать в мир керамики!

Блок управления муфельной печью своими руками

Очень часто обладатели самодельной печи для обжига сталкиваются с вопросом, как автоматизировать обжиг. Как вариант, можно приобрести готовый блок управления, или же можо сделать его своими руками. Об этом сегодняшний пост.

Самый главный компонент нашего блока — терморегулятор. В нашем случае — это Варта ТП703-10. Это отечественный прибор с довольно широким функционалом — в нем можно установить любое количество программ для обжига в пределах 100 шагов. Программы разделяются шагом со значением «0». (Подробнее о программировании терморегулятора можно посмотреть здесь.)

Второй компонент блока управления — это симистор с радиатором охлаждения. В нашем случае это ТС142-80. Он позволяет работать с током до 29 ампер без принудительного охлаждения. На корпус симистора подается напряжение, поэтому, нам потребуется еще текстолитовая пластина-изолятор.

Также нам потребуется резистор на 150 Ом, 0,5 Вт, тонкий и толстый провод, винтики, гаечки для закрепления контактов. И корпус, в котором все это будет размещаться. Корпус можно взять любой, подходящий по размеру. Нам подошел обычный корпус от компьютерного блока питания.

Ниже представлена наглядная схема подключения терморегулятора Варта ТП703-10 к нагревателям печи.

Так как наша печь потребляет около 3 кВт, то сечение толстого провода достаточно взять 2,5 мм2. Если же делать этот блок универсальным — для подключения печей до 29А, то тогда нужен провод сечением 4 мм2. Резистор желательно разместить на текстолитовой пластине, к которой будет крепиться радиатор симистора.

Пластина сначала крепится к радиатору с помощью саморезов, а затем закрепляется на корпусе винтами с гайками, при этом между корпусом и пластиной нужно разместить шайбы-проставки. Таким образом, мы изолируем симистор с радиатором от корпуса.

Симистор вкручивается в отверстие на радиаторе охлаждения, поверхность прилегания при этом желательно смазать термопастой.

С помощью гравера или дрели с насадкой вырезаем отверстие для размещения терморегулятора.

Закрепляем терморегулятор с помощью штатных креплений. По габаритам прибор вписывается хорошо в корпус. Единственный момент — он довольно плотно подходит к корпусу своей задней частью, где подключаются провода — это может привести к короткому замыканию. Чтобы немного увеличить зазор, нужно добавить несколько шайбочек под гайки крепления прибора.

Для подключения термопары можно использовать специальные разъемы или же взять обычную электроклемму и закрепить ее винтом с гайкой на корпусе. Провода от прибора до клеммы можно использовать обычные медные, т.к. здесь нет перепада температуры.

Собираем корпус и проверяем работу нашего блока управления. Можно подключить, например, лампочку и полюбоваться на ее мигание) Если все нормально, то остается только соединить блок с печью — напрямую или с помощью силовых штепселя и розетки, и все, можно обжигать!

На этом я прощаюсь с вами, удачных вам обжигов и успехов в гончарном деле!