Печь муфельная с регулировкой температуры

Опубликовано 29.12.2013 12:18:00


Автор: roman2205

     Часто для реализации проектов необходимы различные детали, которые бывает трудно достать либо они выходят очень дорого в производстве. В связи, с этим решил сделать собственную печь. 

Началось все с поиска информации в интернете.

Для того чтобы не перегружать сеть, решил делать в 4кВт, на разных форумах находил варианты от 2 до 4кВт.

Печь решил делать с вертикальной загрузкой, её проще изготовить, да и надобности в горизонтальной нет.

Начало сборки муфельной печи

 

Следующим этапом следовала закупка материалов. Далее приведу список и цены (может кому-то будет интересно)

 

Мертель смесь огнеупорная 25кг 30грн. (до 1700˚С)

Шамотный кирпич 10шт. по 6грн . (до 1600˚С)

Краска серебрянная для покраски корпуса (кстати покрасил и внутри) (до 600˚С) 32грн.

3 фарфоровых клеммника по 2грн.

 

Теперь что досталось на халяву:

1 Симистор на 25Ампер приблизительная цена 10грн.

Ручки и ножки для корпуса нашел у себя в закромах.

Лист стальной приблизительно 2м * 0,7м толщина 1мм если покупать на мунктах чермета 30грн.

Газо-блоки ушло два больших по 30-50 грн. за штуку приблизительно.

Термопару подарили цена приблизительно около 20грн.

 

Нагревательный элемент

Пошел на базар, нашел нихромовый провод. Огласили цену 15-20грн за метр, в зависимости от диаметра. На форумах писали что понадобится около 12-14 метров, так что отдавать 240 грн за нихром не очень хотелось. Поэтому нашел в инете еще один нагревательный элемент - Фехраль. Цена у него за 1 кг 70-80грн, а это приблизательно 100-110 метров. В нем нет хрома, поэтому и дешевый. К тому же ферраль имеет преимущества перед нихромом: он более долговечный, дешевый, температура нагрева на 100˚С больше. Но есть и недостатки, если его часто разогревать свыше 1000˚С, то он становится хрупким, а так по твердости провод как стальной.

 

Приступаем к изготовлению

Началось все с того, что я распечатал на принтере, назовем это схемой расстановки кирпичей.

 

Следующим этапом вырезал канавки, туда будет укладываться нагревная спираль. В пяти кирпичах вырезал прявые канавки, а в одной под углом, чтобы можно было соединить витки спирали, и в этом же кирпиче сделал три отверстия: входное для спирали, выходное для спирали, и для термопары. 

 

Все кирпичи расставил согласно ранее распечатанной картинке, зафиксировал проводом и начал замазывать швы густо разведенной мертелью. Вышла вот такая конструкция.

Начало сборки муфельной печи

 

Далее нужно было собрать корпус. Из блязи вырезал полоску 55 на 170см и скрутил в цилиндр, вырезал круг, для того чтобы привырить снизу, отполировал все это дело болгаркой до блеска. Не буду присваивать себе чужих заслуги, сварили все воедино два знакомых. Хоть и у самого сварка имеется, но металл толщиной 1мм мне не под силу. А вот изготовление ножек, приварка к ним площадок, изготовление ручек из арматуры и т.д. -это уже моя работа.

 

Идем далее. На дно поставил два кирпича, вокруг щели облил мертелью, на те кирпичи установил свою, ранее изготовленную, конструкцию из шести кирпичей. На фоторгафии ниже можно увидеть и остатки бляхи и мертель и пеноблоки и балончик огнеупорной краски, которым красил корпус.

 

Просверлил в корпусе дырки, для того чтобы можно было просунуть фарфоровые трубки, по которым будут входить в печь нагревательный элемент и термопара.

 

Для уменьшения теплопотерь и нагрева корпуса, свободное пространство заполнил газо-блоками.

 

После все эти пустоты позаливал мертелью. Чуть подстыло и я начал потерать наждачкой сверху, чтоб хорошо выровнять поверхность. После этого оставил высыхать. На форумах писали, что сдедует дать минимум две недели перед тем как включать, но из-за нехватки времени я включил через 6 дней. 

Спираль крутил на гвоздь 200-ку, с которого срезал шляпку. Вот это самый плохой момент, проволока твердая и этой проволоки аж 11 метров. Пробовал в рукавицах - невозможно хорошо сжать, нет сцепления с рукой. Пришлось крутить без рукавиц, на руках в двух местах сошла кожа.

В конце сварил из железной пластины коробочку (увидите на фотографиях ниже), которую прикрутил в месте где расположены выходные отверстия для фехраля и термопары. Также в не должна располагаться и вся электроника. 

Термопара при 700˚С дет 26мВ – их необходимо усилить хотябы до уровня пары вольт, чтобы с ними могла работать Arduino. Вот этим я и занимался то время пока сохла печь. Нашел очень простую и интересную схему на операционном усилителе LM358. 

Усилитель сигнала на LM358

 

Резисторы подбирал в Протеусе и действительно впаял, все напряжения совпадают. Калибровал с помощью дистанционного инфракрасного пирометра з температурной измерения до 500˚С, а далее прямолинейно продолжил график зависимости температур от напряжения. 

 

Первые для этой печки формы уже готовятся, правда открыл новый мешок гипса и он оказался каким-то не таким как предыдущий, предыдущий высыхал на глазах, а этот гипс сохнет уже несколько часов, не знаю как он справится с горячим алюминием, Тот который быстро сох,выдерживал на ура пару минут и детали получались ровные и красивые. 

 

Пока сохли формы, включил уже третий раз на просушку печь, её необходимо потихоньку разогревать. К тому моменту я разогревал уже неделю, включал каждую неделю. Первый день выставил на 400˚С и держал 15мин. Через дла дня 600˚С и держал 20мин. Следом 800˚С и держал 20мин. P.S. Более 1000˚С думаю не буду включать, по крайней мере пока что потребности нет. 

 

Принцип работы программы следующий - считываются данные с двух аналоговых входов. Первый это усиленный микросхемой LM358 сигнал от термопары, а второй это с переменного резистора который находится снизу железной коробочки (спереди е делал, чтобы случайно не зацепить ногой, при передвижении, либо падении каких-либо деталей и тем самым обламать резитор).  

 

 

Так вот, пока от усиленного сигнала не придет значение, которое выставлено резистором, Ардуино ничего делать не будет.

Если усиленный сигнал выше чем выставлены, то Arduino запирает транзистор, который в свою очередь выключает симистор, а тот размыкает цепь нагревательного елемента. После выключения нагревного элемента, Ардуина на 60 секунд не входит в цикл сравнения температур, а просто выводит показания термопары, Сделал это для того чтобы не клацало каждую секунду сисимтором и не мерцала сеть.

Температуры выводит  ±  градусов наверное 20. Потому что измерял, писал таблицу сообветсявия и думал прописывать эту таблицу в коде, но потом увидел что зависимость прямолинейная и высчитал на сколько необходимо умножить считанное число чтобы получить температуру, Так вот, для моей термопары это 1.729. Проверку пирометром пека прошла.

 

пример программного кода:

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);//мой LCD инициализируется так

byte f1[8] = {//Задаем битовую маску для вывода символа градуса   

0b11100,   

0b10100,  

0b11100,  

0b00000,   

0b00000,   

0b00000,   

0b00000,  

 0b00000, };    

int Temp=0;//здесь будет сохраняться температура от термопары  

int Res=0;//тут будет сохраняться температура задавемая резистором   

int Time3=0;   

int sumistor = 7;

void setup() {  

lcd.createChar(1, f1); //Создаем символ градуса   

lcd.begin(16, 2);   

pinMode(sumistor, OUTPUT); }

void loop() {   

Temp = analogRead (0);   

Res = analogRead (1);  

lcd.setCursor(0,0);   

lcd.print ("Temp:"+(Temp*1,739));   

lcd.write(1); //выводим символ градуса

lcd.setCursor(0,1);   

lcd.print ("Res :"+(Res*1,465));   

lcd.write(1); //выводим символ градуса      

if (Time3<60000)//Ардуина 60 секунд не входит в цикл сравнения, а просто выводит значение с термопары

{

 if ((Res*1,465) < (Temp*1,739))//Если усиленный значение сигнала от термопары больше чем выставленный резистором, то Ардуино размыкает цепь нагревательного элемента

{

 digitalWrite(sumistor, LOW);   

}   

if ((Res*1,465) > (Temp*1,739) )

{

digitalWrite(sumistor, HIGH);  

}   

Time3=0;   

}   

Time3++;

}

 

В планах доделать код, чтобы когда температура доходила до выставленной, включалась какая-нибудь пищалка. Передняя крышка еще не отшлифована и не покрашена, я пока что обдумываю как герметизировать Arduino внутри корпуса, потому что печку буду оставлять в гараже на зиму, в связи с этим в раздумьях, как её там защитить

Верхнюю крышку решил не делать, я просто накрываю двумя шамотными кирпичами. Ну и еще необходимо чем-то закрыть отверстия в ножках. На фотографиях видно, туда может попасть всякий мусор, влага и ножка начнет гнить изнутри.

 

Вот внешний вид пары изготовленных деталей. Кнопка для ноута на заказ. На фото кнопка уже обраотанная напильником. направляюшее отверстние не отливалось, оно высверленно после отливания

 

И жене для дырокола ручка, пластмассовая лопнула


 

Еще очень хочется попробовать отливать в бентонитовую глину. Если кто-то знает где можно заказать небольшую партию (50кг), напишите в комментариях пожалуйста или сюда - http://vk.com/axex22 


А как же комментарии?