飲水機(jī)溫度控制器制作

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-2 21:14

家里電熱飲水機(jī)使用已15年了，最近感覺(jué)燒出來(lái)的水溫度不高，茶都泡不開(kāi)。

研究了一下該機(jī)，參數(shù)如下：

分析電路原理圖得知，該機(jī)溫控器為83℃，溫度確實(shí)不高。我分析是不是那個(gè)83℃的溫控器老化變質(zhì)，導(dǎo)致實(shí)際控制的溫度降低。
拆開(kāi)機(jī)器后，在熱水罐上發(fā)現(xiàn)兩個(gè)溫控器，分析電路圖，上面那個(gè)是85℃的溫控器，下面那個(gè)是起保護(hù)作用的97℃的溫控器。

本來(lái)想買一個(gè)93℃~95℃的溫控器一換了之，但想到飲水機(jī)沒(méi)有溫度顯示，平時(shí)也不知道水溫到底是多少，干脆用單片機(jī)制作一個(gè)溫控器來(lái)控制水溫，順便也把溫度值顯示出來(lái)。
電路原理圖設(shè)計(jì)如下：

溫度傳感器采用DS18B20，單片機(jī)采用STC89C52，溫度顯示采用三位LED共陽(yáng)數(shù)碼管，由于水溫不必要燒到100℃，所以只需兩位顯示整數(shù)，一位顯示小數(shù)。
在軟件中，停止加熱的溫度設(shè)置為88℃，開(kāi)始加熱的溫度設(shè)置為85℃，今后如要改變控制的溫度范圍，只需修改程序即可。
對(duì)原電路的改造也很方便，只需拆除原83℃的溫控開(kāi)關(guān)，用繼電器的一對(duì)“常開(kāi)”觸點(diǎn)代替，接在原電路中①、②兩處即可：

這樣的改造是最簡(jiǎn)便的，連指示燈都可以保留原來(lái)機(jī)器的了。
本來(lái)想采用動(dòng)態(tài)掃描LED數(shù)碼管顯示，由于溫度傳感器芯片DS18B20讀取溫度太慢，讀取一次大概要700多ms，在網(wǎng)上找了一些代碼，始終沒(méi)有調(diào)試成功。想到STC89C52單片機(jī)有四組IO口，就驅(qū)動(dòng)三位LED數(shù)碼管而言，完全可以采用靜態(tài)掃描嘛，這樣程序還要簡(jiǎn)單得多，無(wú)非就是多接幾根線而已。
即便這樣浪費(fèi)，也還有幾個(gè)IO口未用完。
由于繼電器是12V的，所以整機(jī)供電采用12V的開(kāi)關(guān)電源，并經(jīng)三端穩(wěn)壓器78L05輸出5V供單片機(jī)使用。

用面包板搭電路也調(diào)試成功。

還是按習(xí)慣先設(shè)計(jì)洞洞板布線。

焊接完成。

成品12V開(kāi)關(guān)電源：

全部電路已焊接完成：

用AB膠在飲水機(jī)內(nèi)部固定安裝柱：

在飲水機(jī)側(cè)面開(kāi)孔安裝LED數(shù)碼管，先用手電鉆鉆孔，再用什錦銼刀慢慢銼：

用“風(fēng)油精”清除油性記號(hào)筆的痕跡。

安裝完畢：

DS18B20溫度傳感器安裝在原來(lái)溫控器的地方，用1mm厚的鐵皮做一個(gè)卡子，將傳感器緊緊地壓在熱水罐壁上，別忘了要在傳感器與罐壁之間涂一層硅脂。

順便把使用已15年的水龍頭也更換了：

在改造中發(fā)現(xiàn)多處水管接頭的捆扎帶都老化開(kāi)裂了，好在以前買得有一包（500根）同型號(hào)的捆扎帶，也將它們?nèi)扛鼡Q了。
改造后，放開(kāi)水時(shí)，感覺(jué)有蒸汽沖出，但不太強(qiáng)烈，以前卻沒(méi)有這種情況，說(shuō)明溫度確實(shí)比以前提高了。

改造中發(fā)現(xiàn)熱水罐的保溫是用1CM左右厚的海綿套子簡(jiǎn)單地套在罐體上，直觀感覺(jué)保溫效果不會(huì)好，因此對(duì)保溫效果進(jìn)行了測(cè)試。

當(dāng)熱水器溫度達(dá)到88℃停止加熱時(shí)，我按下了秒表，由于罐體的熱阻，內(nèi)部溫度傳遞到外部有一定的滯后，這時(shí)溫度還會(huì)緩慢上升到90℃左右時(shí)才會(huì)停止并開(kāi)始下降。當(dāng)溫度降低到85℃再次通電加熱時(shí)，秒表記錄到的時(shí)間是16分鐘。也就是說(shuō)，熱水罐那層海綿的保溫時(shí)間是16分鐘。
同時(shí)用手去摸熱水罐海綿外面的溫度，明顯感覺(jué)溫度很高，周圍空氣都是熱的，看來(lái)保溫效果確實(shí)不好。
為了增強(qiáng)熱水罐的保溫效果，我用泡沫塑料及太空棉將熱水罐周圍的空間塞滿，將熱水罐包了個(gè)嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，如下圖所示：

再次測(cè)量保溫時(shí)間，從停止加熱到再次加熱的時(shí)間，秒表顯示為40分15秒。保溫時(shí)間比改造前增加了24分鐘，足足延長(zhǎng)了150%的保溫時(shí)間。
至此，熱水器改造完畢，效果還是滿意的。

ID:36172 · 發(fā)表于 2021-6-3 21:10

傳感器會(huì)掛的

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-3 22:36

謝謝回復(fù)。
18B20的測(cè)溫范圍是：－55℃～+125℃，怎么掛？就算掛了，重新?lián)Q。
我到要看看它多久能掛。

ID:777356 · 發(fā)表于 2021-6-3 23:19

樓主，我覺(jué)得是不是可以改進(jìn)一下，把數(shù)碼管換成四位一體的那種，然后把單片機(jī)換成stc12或者15，體積會(huì)小一些，然后成本應(yīng)該也會(huì)下降個(gè)幾塊錢，你覺(jué)得怎么樣

ID:880148 · 發(fā)表于 2021-6-4 06:03

不錯(cuò)，有想法，為你點(diǎn)贊!15年了，飲水機(jī)塑料也不行了吧？

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-4 11:19

shhds 發(fā)表于 2021-6-3 23:19
樓主，我覺(jué)得是不是可以改進(jìn)一下，把數(shù)碼管換成四位一體的那種，然后把單片機(jī)換成stc12或者15，體積會(huì)小一 ...

謝謝回復(fù)。
四位一體的數(shù)碼管固然好，可以少接很多線，但只能動(dòng)態(tài)掃描。我也在網(wǎng)上找了幾個(gè)動(dòng)態(tài)掃描顯示的例子，但都未調(diào)試成功，最后為了軟件簡(jiǎn)便，只有用目前靜態(tài)掃描顯示這種方法。
單片機(jī)也是采用手里的存貨，想到反正飲水機(jī)內(nèi)部空間足夠大，放得下。

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-4 11:25

113777810 發(fā)表于 2021-6-4 06:03
不錯(cuò)，有想法，為你點(diǎn)贊!15年了，飲水機(jī)塑料也不行了吧？

謝謝你的回復(fù)。
飲水機(jī)的塑料到是沒(méi)有問(wèn)題，只是在拆換龍頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)開(kāi)水這邊的龍頭內(nèi)部已經(jīng)老化了，用手都摳得下塑料來(lái)。其實(shí)龍頭早就該換了，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)水這邊的龍頭必須把飲水機(jī)上面拆開(kāi)才能換，覺(jué)得麻煩也就耽誤了。

ID:14610 · 發(fā)表于 2021-6-5 22:03

看來(lái)LZ也是愛(ài)家之人啊，對(duì)自己作的產(chǎn)品感覺(jué)就像給它重新賦于新的生命，仿佛就是別外一個(gè)我在那里默默的工作著。

ID:282850 · 發(fā)表于 2021-6-6 12:22

又見(jiàn)張哥大作。這種飲水機(jī)大部分都不能燒開(kāi)水，如果燒開(kāi)，蒸汽不知怎么排！
推薦你買一個(gè)小電磨，AC220V的，可調(diào)速。不要買直流或用電池的。電磨的用處非常大，很多制作沒(méi)有它不好辦，回頭我發(fā)張圖給你。

ID:88256 · 發(fā)表于 2021-6-6 13:37

你這洞洞板排版的用的是什么軟件？我覺(jué)得可以增加一、兩個(gè)按鈕用于設(shè)定，看到有臭氧殺菌的，可以整一起啊，來(lái)個(gè)定時(shí)工作；還有，如果在家時(shí)間比較固定的話，可以讓電路在不在家及下半夜（視飲水習(xí)慣）的時(shí)候關(guān)閉加熱功能，這樣也可以節(jié)約一丁點(diǎn)的電還不擔(dān)心喝百滾水

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-7 21:52

hhdsdy 發(fā)表于 2021-6-6 13:37
你這洞洞板排版的用的是什么軟件？我覺(jué)得可以增加一、兩個(gè)按鈕用于設(shè)定，看到有臭氧殺菌的，可以整一起啊， ...

1、洞洞板排版軟件是：LochMaster 4.0。
2、開(kāi)始也想過(guò)用開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置溫度，但這個(gè)型號(hào)的單片機(jī)無(wú)EEPROM，保存不了數(shù)據(jù)。
3、臭氧這個(gè)裝置從買來(lái)就沒(méi)使用過(guò)，沒(méi)有這個(gè)需求。幾十年前自己也制作過(guò)一個(gè)“臭氧發(fā)生器”，當(dāng)時(shí)叫負(fù)粒子發(fā)生器，用來(lái)清新家里的空氣，那是《中學(xué)科技》雜志上介紹的，效果怎么樣也無(wú)數(shù)據(jù)說(shuō)明，到是發(fā)現(xiàn)蚊子飛進(jìn)去會(huì)被電死，那時(shí)怎么就沒(méi)想到借此發(fā)明電蚊拍呢？還是缺泛發(fā)明家的素質(zhì)。
4、以前是白天開(kāi)機(jī)，晚上睡覺(jué)前關(guān)機(jī)，現(xiàn)在是要喝水前開(kāi)機(jī)，燒好后接到保溫杯里就關(guān)機(jī)，一保溫杯可以喝上大半天。

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-7 21:54

f556 發(fā)表于 2021-6-6 12:22
又見(jiàn)張哥大作。這種飲水機(jī)大部分都不能燒開(kāi)水，如果燒開(kāi)，蒸汽不知怎么排！
推薦你買一個(gè)小電磨，AC ...

我現(xiàn)在提高溫度以后（實(shí)測(cè)大約91℃），還是有一點(diǎn)點(diǎn)蒸汽，溫度再高恐怕就要到處漏氣了。

ID:28367 · 發(fā)表于 2021-8-26 15:57

老師的設(shè)計(jì)都是精品，手工活也牛逼

ID:130230 · 發(fā)表于 2021-9-3 15:28

程序里面要做好安全機(jī)制，如果出bug了，搞不好會(huì)一直加熱。加一些類似線程守護(hù)的機(jī)制。

ID:96682 · 發(fā)表于 2021-9-8 05:56

燒水都是用不銹鋼盆，原飲水機(jī)的 83℃ 較為合理高了易生水垢又不好清理，入口的水總不能如工業(yè)鍋爐那樣加純堿除垢吧？看看有些地方的開(kāi)水機(jī)整個(gè)管路都是厚厚的水垢，看了都倒胃口

ID:399179 · 發(fā)表于 2021-12-4 20:06

我怎么沒(méi)看到程序？

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