饮水机温度控制器制作

ID:97023 · 发表于 2021-6-2 21:14

家里电热饮水机使用已15年了，最近感觉烧出来的水温度不高，茶都泡不开。

研究了一下该机，参数如下：

分析电路原理图得知，该机温控器为83℃，温度确实不高。我分析是不是那个83℃的温控器老化变质，导致实际控制的温度降低。
拆开机器后，在热水罐上发现两个温控器，分析电路图，上面那个是85℃的温控器，下面那个是起保护作用的97℃的温控器。

本来想买一个93℃~95℃的温控器一换了之，但想到饮水机没有温度显示，平时也不知道水温到底是多少，干脆用单片机制作一个温控器来控制水温，顺便也把温度值显示出来。
电路原理图设计如下：

温度传感器采用DS18B20，单片机采用STC89C52，温度显示采用三位LED共阳数码管，由于水温不必要烧到100℃，所以只需两位显示整数，一位显示小数。
在软件中，停止加热的温度设置为88℃，开始加热的温度设置为85℃，今后如要改变控制的温度范围，只需修改程序即可。
对原电路的改造也很方便，只需拆除原83℃的温控开关，用继电器的一对“常开”触点代替，接在原电路中①、②两处即可：

这样的改造是最简便的，连指示灯都可以保留原来机器的了。
本来想采用动态扫描LED数码管显示，由于温度传感器芯片DS18B20读取温度太慢，读取一次大概要700多ms，在网上找了一些代码，始终没有调试成功。想到STC89C52单片机有四组IO口，就驱动三位LED数码管而言，完全可以采用静态扫描嘛，这样程序还要简单得多，无非就是多接几根线而已。
即便这样浪费，也还有几个IO口未用完。
由于继电器是12V的，所以整机供电采用12V的开关电源，并经三端稳压器78L05输出5V供单片机使用。

用面包板搭电路也调试成功。

还是按习惯先设计洞洞板布线。

焊接完成。

成品12V开关电源：

全部电路已焊接完成：

用AB胶在饮水机内部固定安装柱：

在饮水机侧面开孔安装LED数码管，先用手电钻钻孔，再用什锦锉刀慢慢锉：

用“风油精”清除油性记号笔的痕迹。

安装完毕：

DS18B20温度传感器安装在原来温控器的地方，用1mm厚的铁皮做一个卡子，将传感器紧紧地压在热水罐壁上，别忘了要在传感器与罐壁之间涂一层硅脂。

顺便把使用已15年的水龙头也更换了：

在改造中发现多处水管接头的捆扎带都老化开裂了，好在以前买得有一包（500根）同型号的捆扎带，也将它们全部更换了。
改造后，放开水时，感觉有蒸汽冲出，但不太强烈，以前却没有这种情况，说明温度确实比以前提高了。

改造中发现热水罐的保温是用1CM左右厚的海绵套子简单地套在罐体上，直观感觉保温效果不会好，因此对保温效果进行了测试。

当热水器温度达到88℃停止加热时，我按下了秒表，由于罐体的热阻，内部温度传递到外部有一定的滞后，这时温度还会缓慢上升到90℃左右时才会停止并开始下降。当温度降低到85℃再次通电加热时，秒表记录到的时间是16分钟。也就是说，热水罐那层海绵的保温时间是16分钟。
同时用手去摸热水罐海绵外面的温度，明显感觉温度很高，周围空气都是热的，看来保温效果确实不好。
为了增强热水罐的保温效果，我用泡沫塑料及太空棉将热水罐周围的空间塞满，将热水罐包了个严严实实，如下图所示：

再次测量保温时间，从停止加热到再次加热的时间，秒表显示为40分15秒。保温时间比改造前增加了24分钟，足足延长了150%的保温时间。
至此，热水器改造完毕，效果还是满意的。

ID:36172 · 发表于 2021-6-3 21:10

传感器会挂的

ID:97023 · 发表于 2021-6-3 22:36

谢谢回复。
18B20的测温范围是：－55℃～+125℃，怎么挂？就算挂了，重新换。
我到要看看它多久能挂。

ID:777356 · 发表于 2021-6-3 23:19

楼主，我觉得是不是可以改进一下，把数码管换成四位一体的那种，然后把单片机换成stc12或者15，体积会小一些，然后成本应该也会下降个几块钱，你觉得怎么样

ID:880148 · 发表于 2021-6-4 06:03

不错，有想法，为你点赞!15年了，饮水机塑料也不行了吧？

ID:97023 · 发表于 2021-6-4 11:19

shhds 发表于 2021-6-3 23:19
楼主，我觉得是不是可以改进一下，把数码管换成四位一体的那种，然后把单片机换成stc12或者15，体积会小一 ...

谢谢回复。
四位一体的数码管固然好，可以少接很多线，但只能动态扫描。我也在网上找了几个动态扫描显示的例子，但都未调试成功，最后为了软件简便，只有用目前静态扫描显示这种方法。
单片机也是采用手里的存货，想到反正饮水机内部空间足够大，放得下。

ID:97023 · 发表于 2021-6-4 11:25

113777810 发表于 2021-6-4 06:03
不错，有想法，为你点赞!15年了，饮水机塑料也不行了吧？

谢谢你的回复。
饮水机的塑料到是没有问题，只是在拆换龙头时，发现开水这边的龙头内部已经老化了，用手都抠得下塑料来。其实龙头早就该换了，当时发现开水这边的龙头必须把饮水机上面拆开才能换，觉得麻烦也就耽误了。

ID:14610 · 发表于 2021-6-5 22:03

看来LZ也是爱家之人啊，对自己作的产品感觉就像给它重新赋于新的生命，仿佛就是别外一个我在那里默默的工作着。

ID:282850 · 发表于 2021-6-6 12:22

又见张哥大作。这种饮水机大部分都不能烧开水，如果烧开，蒸汽不知怎么排！
推荐你买一个小电磨，AC220V的，可调速。不要买直流或用电池的。电磨的用处非常大，很多制作没有它不好办，回头我发张图给你。

ID:88256 · 发表于 2021-6-6 13:37

你这洞洞板排版的用的是什么软件？我觉得可以增加一、两个按钮用于设定，看到有臭氧杀菌的，可以整一起啊，来个定时工作；还有，如果在家时间比较固定的话，可以让电路在不在家及下半夜（视饮水习惯）的时候关闭加热功能，这样也可以节约一丁点的电还不担心喝百滚水

ID:97023 · 发表于 2021-6-7 21:52

hhdsdy 发表于 2021-6-6 13:37
你这洞洞板排版的用的是什么软件？我觉得可以增加一、两个按钮用于设定，看到有臭氧杀菌的，可以整一起啊， ...

1、洞洞板排版软件是：LochMaster 4.0。
2、开始也想过用开关来设置温度，但这个型号的单片机无EEPROM，保存不了数据。
3、臭氧这个装置从买来就没使用过，没有这个需求。几十年前自己也制作过一个“臭氧发生器”，当时叫负粒子发生器，用来清新家里的空气，那是《中学科技》杂志上介绍的，效果怎么样也无数据说明，到是发现蚊子飞进去会被电死，那时怎么就没想到借此发明电蚊拍呢？还是缺泛发明家的素质。
4、以前是白天开机，晚上睡觉前关机，现在是要喝水前开机，烧好后接到保温杯里就关机，一保温杯可以喝上大半天。

ID:97023 · 发表于 2021-6-7 21:54

f556 发表于 2021-6-6 12:22
又见张哥大作。这种饮水机大部分都不能烧开水，如果烧开，蒸汽不知怎么排！
推荐你买一个小电磨，AC ...

我现在提高温度以后（实测大约91℃），还是有一点点蒸汽，温度再高恐怕就要到处漏气了。

ID:28367 · 发表于 2021-8-26 15:57

老师的设计都是精品，手工活也牛逼

ID:130230 · 发表于 2021-9-3 15:28

程序里面要做好安全机制，如果出bug了，搞不好会一直加热。加一些类似线程守护的机制。

ID:96682 · 发表于 2021-9-8 05:56

烧水都是用不锈钢盆，原饮水机的 83℃ 较为合理高了易生水垢又不好清理，入口的水总不能如工业锅炉那样加纯碱除垢吧？看看有些地方的开水机整个管路都是厚厚的水垢，看了都倒胃口

ID:399179 · 发表于 2021-12-4 20:06

我怎么没看到程序？

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