飲水機溫度控制器制作

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-2 21:14

家里電熱飲水機使用已15年了，最近感覺燒出來的水溫度不高，茶都泡不開。
00 飲水機.jpg

研究了一下該機，參數(shù)如下：
01 銘牌.jpg

分析電路原理圖得知，該機溫控器為83℃，溫度確實不高。我分析是不是那個83℃的溫控器老化變質(zhì)，導(dǎo)致實際控制的溫度降低。
拆開機器后，在熱水罐上發(fā)現(xiàn)兩個溫控器，分析電路圖，上面那個是85℃的溫控器，下面那個是起保護作用的97℃的溫控器。
03 溫控器探頭.jpg

本來想買一個93℃~95℃的溫控器一換了之，但想到飲水機沒有溫度顯示，平時也不知道水溫到底是多少，干脆用單片機制作一個溫控器來控制水溫，順便也把溫度值顯示出來。
電路原理圖設(shè)計如下：
04 三位數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路原理圖.png

溫度傳感器采用DS18B20，單片機采用STC89C52，溫度顯示采用三位LED共陽數(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。
對原電路的改造也很方便，只需拆除原83℃的溫控開關(guān)，用繼電器的一對“常開”觸點代替，接在原電路中①、②兩處即可：
02 熱水器電路圖_2.jpg

這樣的改造是最簡便的，連指示燈都可以保留原來機器的了。
本來想采用動態(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，始終沒有調(diào)試成功。想到STC89C52單片機有四組IO口，就驅(qū)動三位LED數(shù)碼管而言，完全可以采用靜態(tài)掃描嘛，這樣程序還要簡單得多，無非就是多接幾根線而已。
即便這樣浪費，也還有幾個IO口未用完。
由于繼電器是12V的，所以整機供電采用12V的開關(guān)電源，并經(jīng)三端穩(wěn)壓器78L05輸出5V供單片機使用。
05 5V穩(wěn)壓電源電路原理圖.png

用面包板搭電路也調(diào)試成功。
06 面包板測試.jpg

還是按習(xí)慣先設(shè)計洞洞板布線。
12 單片機控制板（元件面）.jpg

焊接完成。

成品12V開關(guān)電源：
16 12V開關(guān)電源.jpg

全部電路已焊接完成：
18 安裝前.jpg

用AB膠在飲水機內(nèi)部固定安裝柱：
17 固定主控板的銅柱.jpg

在飲水機側(cè)面開孔安裝LED數(shù)碼管，先用手電鉆鉆孔，再用什錦銼刀慢慢銼：
07 打孔安裝LED數(shù)碼管.jpg

用“風(fēng)油精”清除油性記號筆的痕跡。
11 打孔安裝LED數(shù)碼管.jpg

安裝完畢：

DS18B20溫度傳感器安裝在原來溫控器的地方，用1mm厚的鐵皮做一個卡子，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。
23 DS18B20代換原來溫控.jpg

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裂了，好在以前買得有一包（500根）同型號的捆扎帶，也將它們?nèi)扛鼡Q了。
改造后，放開水時，感覺有蒸汽沖出，但不太強烈，以前卻沒有這種情況，說明溫度確實比以前提高了。

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單地套在罐體上，直觀感覺保溫效果不會好，因此對保溫效果進行了測試。
03 熱水罐.jpg

當(dāng)熱水器溫度達到88℃停止加熱時，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，這時溫度還會緩慢上升到90℃左右時才會停止并開始下降。當(dāng)溫度降低到85℃再次通電加熱時，秒表記錄到的時間是16分鐘。也就是說，熱水罐那層海綿的保溫時間是16分鐘。
同時用手去摸熱水罐海綿外面的溫度，明顯感覺溫度很高，周圍空氣都是熱的，看來保溫效果確實不好。
為了增強熱水罐的保溫效果，我用泡沫塑料及太空棉將熱水罐周圍的空間塞滿，將熱水罐包了個嚴(yán)嚴(yán)實實，如下圖所示：

再次測量保溫時間，從停止加熱到再次加熱的時間，秒表顯示為40分15秒。保溫時間比改造前增加了24分鐘，足足延長了150%的保溫時間。
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

傳感器會掛的

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-3 22:36

謝謝回復(fù)。
18B20的測溫范圍是：－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，我覺得是不是可以改進一下，把數(shù)碼管換成四位一體的那種，然后把單片機換成stc12或者15，體積會小一些，然后成本應(yīng)該也會下降個幾塊錢，你覺得怎么樣

ID:880148 · 發(fā)表于 2021-6-4 06:03

不錯，有想法，為你點贊!15年了，飲水機塑料也不行了吧？

ID:97023 · 發(fā)表于 2021-6-4 11:19

shhds 發(fā)表于 2021-6-3 23:19
樓主，我覺得是不是可以改進一下，把數(shù)碼管換成四位一體的那種，然后把單片機換成stc12或者15，體積會小一 ...

謝謝回復(fù)。
四位一體的數(shù)碼管固然好，可以少接很多線，但只能動態(tài)掃描。我也在網(wǎng)上找了幾個動態(tài)掃描顯示的例子，但都未調(diào)試成功，最后為了軟件簡便，只有用目前靜態(tài)掃描顯示這種方法。
單片機也是采用手里的存貨，想到反正飲水機內(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，有想法，為你點贊!15年了，飲水機塑料也不行了吧？

謝謝你的回復(fù)。
飲水機的塑料到是沒有問題，只是在拆換龍頭時，發(fā)現(xiàn)開水這邊的龍頭內(nèi)部已經(jīng)老化了，用手都摳得下塑料來。其實龍頭早就該換了，當(dāng)時發(fā)現(xiàn)開水這邊的龍頭必須把飲水機上面拆開才能換，覺得麻煩也就耽誤了。

ID:14610 · 發(fā)表于 2021-6-5 22:03

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

ID:282850 · 發(fā)表于 2021-6-6 12:22

又見張哥大作。這種飲水機大部分都不能燒開水，如果燒開，蒸汽不知怎么排！
推薦你買一個小電磨，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？我覺得可以增加一、兩個按鈕用于設(shè)定，看到有臭氧殺菌的，可以整一起啊，來個定時工作；還有，如果在家時間比較固定的話，可以讓電路在不在家及下半夜（視飲水習(xí)慣）的時候關(guān)閉加熱功能，這樣也可以節(jié)約一丁點的電還不擔(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？我覺得可以增加一、兩個按鈕用于設(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、開始也想過用開關(guān)來設(shè)置溫度，但這個型號的單片機無EEPROM，保存不了數(shù)據(jù)。
3、臭氧這個裝置從買來就沒使用過，沒有這個需求。幾十年前自己也制作過一個“臭氧發(fā)生器”，當(dāng)時叫負粒子發(fā)生器，用來清新家里的空氣，那是《中學(xué)科技》雜志上介紹的，效果怎么樣也無數(shù)據(jù)說明，到是發(fā)現(xiàn)蚊子飛進去會被電死，那時怎么就沒想到借此發(fā)明電蚊拍呢？還是缺泛發(fā)明家的素質(zhì)。
4、以前是白天開機，晚上睡覺前關(guān)機，現(xiàn)在是要喝水前開機，燒好后接到保溫杯里就關(guān)機，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
又見張哥大作。這種飲水機大部分都不能燒開水，如果燒開，蒸汽不知怎么排！
推薦你買一個小電磨，AC ...

我現(xiàn)在提高溫度以后（實測大約91℃），還是有一點點蒸汽，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制，如果出bug了，搞不好會一直加熱。加一些類似線程守護的機制。

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？看看有些地方的開水機整個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

我怎么沒看到程序？

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飲水機溫度控制器制作

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