Scatola della camera a temperatura controllata fai-da-te con modulo Peltier TEC: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Ho assemblato una camera a temperatura controllata per testare piccole schede elettroniche. In questo tutorial ho condiviso il mio progetto inclusi i file sorgente e il collegamento ai file Gerbers per realizzare il PCB.

Ho usato solo materiali economici comunemente disponibili che si trovavano nel mio magazzino. Tutte le parti elettroniche sono passanti DIP per una facile saldatura.

La chiave di questo progetto è controllare il software su cui ci sto ancora lavorando. Il controller PIC utilizza il PWM per controllare la corrente TEC in modalità di raffreddamento. Puoi vedere il grafico della corrente TEC rispetto al dutycycle PWM. La tua configurazione potrebbe essere diversa.

Per consentire la modalità di riscaldamento, il circuito utilizza 2 relè di alta qualità per invertire la polarità TEC. La modalità di riscaldamento del firmware attualmente funziona solo come modalità on/off che non è l'ideale per la durata di TEC, tuttavia poiché il riscaldamento richiede meno corrente e qui nella mia posizione non ho davvero bisogno di riscaldamento, ero meno concentrato sulla programmazione della modalità di riscaldamento.

Passaggio 1: assemblaggio del dissipatore di calore

Ordinare e preparare parti e materiali secondo la distinta base.

1. Installare la ventola MF40101VX-1000U-A99 sul dissipatore di calore ATS-CPX060060025-132-C2-R0 con viti autofilettanti.

2. Il modulo Peltier 12704 viene posizionato con grasso termico tra Accelero S1 e il dissipatore di calore ATS-CPX060060025-132-C2-R0. Il dissipatore di calore è stato fissato con 4 viti 50M020040N016, distanziali M3x6mm e dadi M2. Alcune revisioni di Accelero non richiedono i dadi M2 poiché le viti M2 possono essere inserite direttamente nei fori di serie. Verificare che Peltier sia fissato correttamente e in modo uniforme. Il lato caldo è verso Accelero S1.

3. Installare le ventole EE80251S2-1000U-999 sul dissipatore caldo. Per il lato caldo è possibile utilizzare fascette.

4. Verificare che l'assieme funzioni e generi calore e freddo.

5. Crea o trova una scatola di polistirolo con volume interno da 2 litri.

6. Praticare un foro di 6x6 cm nella scatola per installare il gruppo dissipatore di calore. Il dissipatore lato freddo deve essere inserito correttamente nello spazio interno. Usa il sigillante Super 7 Hybrifix per isolare intorno al dissipatore di calore.

7. Inserisci Adafruit Waterproof DS18B20 nella scatola.

8. Aggiungi un ulteriore strato di polistirolo alla scatola per un migliore isolamento.

Passaggio 2: realizzare l'elettronica

1. Masterizzare il firmware TController.hex in PIC16F628A

2. Controller di saldatura e schede driver. Sul modulo XL4005 è necessario collegare il pin FB al pad contrassegnato FB sul PCB con un filo piccolo. Guarda le foto.

3. Nell'alimentatore 12V 10A regolare l'uscita a 13V, ha un piccolo potenziometro vicino ai terminali. Collegare 13V alle schede elettroniche del driver. Collegare 5V all'ingresso del connettore della morsettiera VCNTL e impostare XL4005 per poterntiometro per ottenere circa 2.00V sull'uscita TEC.

4. Scheda controller filo con LCD. Ricordarsi di cablare dalla scheda controller ai fili della scheda driver RL1, RL2, VCTRL. Collegare il TEC, l'elettronica e le ventole all'alimentatore 10A 13V.

Puoi scaricare i file PCB Gerber qui:

Puoi scaricare il file sorgente del firmware qui:

Passaggio 3: test della casella e regolazione del file di origine

Testare il firmware predefinito del thermobox. Con una scatola del volume da 2 litri dovresti essere in grado di impostare da 0C a 60C. In modalità riscaldamento potrebbe essere necessario tenere la porta aperta, ovviamente in base alla temperatura. In modalità più fresca verificare che la porta sia ben chiusa.

Il controller Thermobox sarà meno stabile a temperature vicine alla temperatura ambiente perché l'algoritmo del firmware è lungi dall'essere l'ideale. Il codice è open source, quindi puoi modificarlo o inviarmi i tuoi suggerimenti.

Puoi modificare e ricompilare il firmware con la versione demo freeware Mikroe MikroBasic IDE perché il codice è inferiore a 4K. Quando cambi la temperatura, la scatola ha bisogno di tempo per raggiungere il valore di temperatura, potrebbe surriscaldarsi o raffreddarsi fino a quando non raggiunge i livelli corretti, è normale!

Cose da fare:

- realizzare la porta con capicorda per un facile collegamento della scheda in prova ai contatori esterni

- migliorare l'algoritmo del controller PIC

- aggiungere sonda termistore per ulteriore controllo/monitoraggio

Passaggio 4: aggiunta della porta con cavo per il collegamento della scheda in prova

Successivamente ho realizzato la porta con sensore termistore aggiuntivo da 10K e cavo USB per il collegamento della scheda in prova. Il terminale interno della porta dovrebbe entrare saldamente nella scatola. Ho spalmato hybrifix super-7 sulla parte in polistirolo per renderlo più forte e meno sbriciolato.