A működési elv
A négy hőmérsékletszenzor adatokat szolgáltat a mikrokontrollernek, amit az egy öntanuló PID eljárással feldolgoz, és az SSR-en keresztül vezérli a 230 V-ra csatlakoztatott fűtőszálakat. A nyomógombok a hőmérséklet és főzési idő beállítására, és a készülék ki-be kapcsolására szolgálnak. A kijelzőt a beállítások során is használjuk, majd a főzés elindulása után a hátralévő időt és a szenzorok által jelzett hőmérsékletet is mutatja.
Az SSR (solid state relay) egy olyan nagyfeszültségű relé, amely nem tartalmaz mozgó alkatrészt, a kapcsolást kizárólag integrált áramkörökkel valósítja meg. A hagyományos reléknél gyorsabban kapcsol, hangtalan, nagyságrendekkel több kapcsolási ciklusra van tervezve, valamint a fénydiódás leválasztás miatt meghibásodás vagy hálózati túlfeszültség esetén is teljesen biztonságos a törpefeszültségű vezérlőáramkör felé. A fénydiódás leválasztás úgy működik, hogy a vezérlőáramkör tulajdonképpen egy LED-et vezérel, ami a relén belül található. Ennek a fényjelét szintén a relén belül található fényérzékelő veszi, és az kapcsolja az relét. Az SSR ezen tulajdonságai mind szükségesek, ezért PID-es vezérléshez kizárólag ilyen relét alkalmazzunk.
A fűtőszálakat a PID algoritmus segítségével vezéreljük. Az a szándékunk, hogy a fűtés a lehető legegyenletesebb legyen. A fűtőszálak alap teljesítménye túl nagy, hagyományos termosztátos vezérléssel a a fűtőszál tehetetlenségénél fogva a víz hőmérséklete nagy, több Celsius fokos intervallumot járna be. Sőt a víz hőmérséklete nem csak időben, de térben sem volna egyenletes, a fűtőszálakhoz közel melegebb volna, tőlük távolabb pedig hideg. Ez teljesen megengedhetetlen a Sous Vide eljárás során, ugyanis nemcsak az étel lenne rossz minőségű, de élelmiszer-biztonsági szempontból is hatalmas a kockázat. Ha nem sikerül elérni a megfelelő maghőmérsékletet (ami sajnos vákuum lévén ellenőrizni sem tudunk), nem garantálható hogy a főzés során az összes kórokozó elpusztul.
A vízben 4 db hőmérőt helyezünk el. Kettő közvetlenül a fűtőszálak mellé kerül a két átellenes sarokba, a másik kettő pedig a távolabbi, üres sarkokba.
A fűtőszálakat két másodperces PWM módszerrel szabályozzuk. A PWM segítségével a hőmérőktől kapott visszajelzés alapján nagyon pontosan állíthatjuk a fűtőszál pillanatnyi teljesítményét. Ez annyit jelent, hogy fél teljesítmény esetén 50 %-os kitöltést használunk, azaz 1 mp-ig be van kapcsolva a fűtőszál, majd 1 mp-ig ki van kapcsolva. 75 % estén, 1,5" - 0,5" ciklust, 25 % esetén 0,5" - 1,5" ciklust, míg 1 % teljesítmény esetén 0,02" - 1,98" ciklust használunk. 1 %-nál nem érdemes lejjebb venni a teljesítményt, ugyanis az SSR-ünk a 230 V hálózat 50 Hz-es ciklusának zéró pontjánál tud csak kikapcsolni (ezt a pontot mindenképpen megvárja), ami századmásodpercenként egyszer következik be, így 1 % alatt nagyon pontatlanná válik a vezérlés.
Az előzetes terveink szerint a fűtőszál melletti hőmérőktől a beállított hőmérséklet +/-1,5 °C eltérést fogadunk el, a távoli hőmérőktől +/-0,5 °C-t. A fűtőszál teljesítményének szabályzását a PID algoritmus öntanuló rendszerére bízzuk.
A projekthez szükséges egyéb alkatrészek:
Az LCD kontraszt beállításához trimpot: 10k Ohm 1db
Gombokhoz felhúzó ellenállás: 10k Ohm 5db
Hőmérséklet szenzorhoz felhúzó ellenállás (ha nincs a csomagban): 4,7k Ohm 1db
Gombokhoz simító kondik: 100 nF 5db
Hőmérséklet szenzorhoz simító kondi: 100 nF 1db
Gombokhoz 6 csatornás Schmitt trigger: TI CD40106BE vagy TI SN74ACT14N vagy TI SN74AHC14N 1db
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
