Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Вашему вниманию предлагаются схемы двух термостатов: первый — для жидкостных сред на диапазон температур от 00 С до +125 0С (хотя не возбраняется и для воздушной среды),

второй — для мощных электронагревателей, например — муфельной печи на диапазон температур +200С. +10000С.

На схемах сделана разбивка на функциональные узлы (или блоки). У обоих термостатов есть одинаковые узлы:
Цифровой индикатор температуры, по которому производится отсчёт показаний и установка заданной температуры (схема находится на нашем сайте);
Узел сравнения измеренной температуры с заданной;
Узел пропорционального управления нагревателем;
Исполнительный узел включения нагревателя;
Источники питания и задания образцовых напряжений.
Схема цифрового индикатора подробно описана в статье «Цифровой индикатор», а узел измерения температуры для жидкостного термостата рассмотрен в статье «Превращение цифрового индикатора в цифровой термометр». Обе статьи расположены на нашем сайте.

Рассмотрим теперь работу узла пропорционального управления нагревателем.
Большинство простых схем регулировки температуры реализуют так называемый «релейный» способ управления нагревателем — пока температура ниже заданной, нагреватель включён, когда выше заданной — выключен. Этому способу присущ недостаток — нагреватель шурует на всю катушку, даже когда температура близка к заданной. В результате, после отключения нагревателя, температура по инерции выскакивает за заданный предел, потом опускается до температуры включения, потом снова выскакивает за пределы — то есть не поддерживается на заданном уровне, а колеблется около него вверх вниз. Хорошо, если этот процесс — затухающий. Но всё равно выход температуры свыше заданного предела не желателен. Вот для борьбы с этим явлением и применён узел пропорционального управления. Пока температура ниже порога срабатывания узла, нагреватель включён постоянно. По мере приближения к заданной температуре узел начинает выключать нагреватель на некоторые периоды времени, которые тем больше, чем ближе измеренная температура к заданной. Таким образом, при подстройке порога включения узла, на жидкостном термостате достигалась точность поддержания температуры 0,1 0С. На термостате для муфеля дело обстоит хуже, там из-за очень большой температурной инерции камеры наблюдается «выбег» температуры до 10 0С, но при температурах несколько сот градусов это не существенно. Соглашусь с возражениями, что подобный узел можно реализовать на генераторе линейно меняющегося напряжения и компараторе, но предложенная схема проста, и вполне повторяема. Выход узла нагружен на оптронный тиристор типа МОС3061, который, в свою очередь, включает мощный тиристор, управляющий нагревателем. Тиристорный оптрон МОС3061 примечателен тем, что включается при переходе коммутируемого напряжения через ноль, и потому практически исключены коммутационные помехи. ( Ранее Сэр Мурр городил целую схему для реализации этого принципа работы — на трёх транзисторах и маломощном тиристоре — примечание кота Сэра Мурра). И ещё одна особенность предложенного узла — управление мощностью осуществляется целым числом периодов сетевого напряжения, а не углом отсечки, что тоже способствует уменьшению помех. Ну, узел питания в описании не нуждается. Образцовое напряжение 1,000 вольт- эквивалент температуры +10000С для муфеля или +100,00С для жидкости. Можно выбрать и другие значения.

Теперь об узле измерения температуры для муфеля. Измерение температуры — термопарой. Для компенсации температуры холодного спая (специалисты знают, что это такое) используются две одинаковые термопары- одна, верхняя по схеме, — измерительная и находится внутри печи; вторая, -нижняя по схеме, находится на входных клеммах . Термопары изготовлены самостоятельно , путём сварки в пламени газовой горелки двух кусков термопарных проводов типа ТХА длиной 2 метра- сварены оба конца. Потом отрезается одна термопара длиной несколько сантиметров — это будет компенсационная термопара. А всё остальное — измерительная термопара. АХТУНГ! Не забывайте про полярность включения термопар на схеме — они включены встречно!
На выходе усилителя сигнала термопары установлен резистор, которым производится калибровка измеряемой температуры. С одной стороны, если известна температурная характеристика термопары, то можно сразу пересчитать термо-ЭДС в температуру. Но если характеристика неизвестна? Или термопара изготовлена неизвестно из чего? ( Можно в качестве одного из проводов взять провод из лампочки накаливания, на котором держится нить, а в качестве другого провода — стальной, или нихромовый — пробуйте! — примечание кота Сэра Мурра). Вот здесь подстроечный резистор и пригодится.

Сразу же расскажу о процессе калибровки.
Подстроечник Р1 устанавливаем в верхнее положение, опускаем измерительную термопару в смесь воды со льдом, и подстроечником Р5 устанавливаем на индикаторе 0 градусов. Затем на газовой горелке расплавляем много — много свинца ( чем больше, тем лучше) и помещаем туда измерительную термопару, предварительно извлекя. извлеча! (Грамотей! Загляни на сайт «GRAMOTA.RU» — примечание кота Сэра Мурра) термопару из холодной ванны и просушив её. Начинаем наблюдать по цифровому индикатору за процессом остывания предварительно расплавленного свинца. В процессе остывания будет проходиться точка кристаллизации расплава. В этой точке температура будет оставаться постоянной, и мы успеем её зафиксировать. Теперь понятно, зачем свинца чем больше, тем лучше? Правильно, чтобы чётче зафиксировать нашу контрольную точку- +327,50С. Но! Это — температура плавления и кристаллизации чистого свинца, без примесей! Температура кристаллизации свинцового сплава будет другой! (Температура плавления или кристаллизации олова +2320 С, цинка+ 419,60С- примечание кота Сэра Мурра) Процесс кристаллизации мы фиксируем по неизменности показаний измерителя, и визуально — по прекращению блеска жидкого металла. И вот теперь мы подстроечником Р5 устанавливаем заветную точку 327 на термометре.

А теперь немного о «подводных камнях» этого метода калибровки и измерения.
Наш измеритель — с линейной шкалой во всём диапазоне измерений. На самом деле характеристика любой термопары отличается от линейной, хотя и достаточно близка к ней. Притом, чем чувствительнее термопара, тем нелинейнее. Промышленные микроконтроллерные измерители учитывают эту нелинейность, и вносят соответствующие поправки. А мы с вами игнорируем эту неизвестную нелинейность. Шут с ней — нам и так хватает точности!
А теперь наш термометр можно проверить по температуре кипения воды +100 С, если вы живёте на высоте не более 500 метров над уровнем моря. Иначе придётся вносить поправку на понижение температуры кипения при уменьшении атмосферного давления. Или наоборот — на повышение, если вы — гном на собственной подземной фабрике.

Теперь немного рекомендаций о конструктивном исполнении. Вводы- выводы силовых цепей лучше делать на винтовых клеммных соединителях- разъёмы от компьютерных сетевых кабелей не выдерживают ток более 10 ампер. Например, на муфельной печи они расплавились. Правда, и муфель- 3-х киловаттный.

Для жидкостного термостата надо обязательно организовать циркуляцию воды — любым способом — насосом, аэрационным компрессором от аквариума, или перемешиванием ложкой. Иначе температура на дне и на поверхности может отличаться на несколько градусов. А мы претендуем на точность 0,1 градуса.. Для принудительного включения охлаждения жидкостного термостата используется компаратор на МС А4. Конечно, этот узел не обязателен, но может быть полезен, если вам понадобится регистрировать процесс охлаждения от заданной температуры.
Установка требуемой температуры осуществляется нажатием кнопочки, которая исходно зафиксирована на измерение температуры. А как нажал на кнопочку — пожалуйста, задавай температуру, накручивая установочный резистор (желательно многооборотный).
Ну, вроде всё.
Автор благодарен своему коту за высказанные ценные замечания во время написания статьи.

Изготавление муфельной печи своими руками

При производстве различных изделий из керамики или металла требующих термической обработки применяется муфельная печь. При обработке изделий может использоваться модель, изготовленная на заводе или самодельная муфельная печь с соблюдением всех требований и регламентов по технике безопасности. Муфельная печь своими руками должна быть оснащена тенами достаточной мощности для выполнения различных операций связанных с термообработкой изделий.

Производство и использование

Муфельные печи широко используются при производстве различных изделий на промышленных предприятиях, учебных заведениях, ремонтных предприятиях и ювелирных мастерских.

Для проведения лабораторных исследований используется муфельная печь Снол с помощью, которой производится закалка, обжиг и нагревание различных материалов. Обработка материалов, выполняемая с помощью Cnol, позволяет проводить плавку металлов, изготовление стоматологических протезов, закалку керамики.

Оборудование Cnol производятся ЗАО «Напал» расположенным в г. Солнечногорске Московской области. В перечень оборудования входят модели с объемом рабочей камеры от 3 до 40 л и включают модели:

• пм Cnol 10/10;
• пм Cnol 10/11;
• пм Cnol 6/10;
• пм Cnol 3/10;
• пм Cnol 30/13;
• пм Cnol 40/118;
• пм Cnol 7.2/13.

с рабочей температурой камеры от 1050 до 1300 °С (в зависимости от модели). Для регулировки температурного режима используется специальный терморегулятор позволяющий изменять температуру в камере. Для выполнения технологических операций связанных с большим образованием продуктов сгорания производится специальный вытяжной шкаф, в который помещается муфельная печь Cnol.

На промышленных предприятиях производятся различные муфельные печи ЭКПС 50 3У, МИМП-10П, МП-2УМ, ЭМП 12.1 М «Аверон».

Электрическая муфельная печь ЭКПС 50 ЗУ

При производстве керамических изделий используются муфельные печи Naberthem (Германия) используемые в более чем 100 странах. В перечне производимого оборудования особое место занимают модели для обжига керамики с объемом рабочей камеры от 16 до 2200 л и температурой нагрева до 1340 °С:

• Top 16/R+B400 Naberthem ;
• Top 45+B400 Naberthem ;
• Top60L+B400 Naberthem ;
• Top 80+B400 Naberthem ;
• Top 130+B400 Naberthem ;
• Top 160+B400 Naberthem ;
• Top 190+B400 Naberthem ;
• Top 220+B400 Naberthem.

Компания Naberthem предлагает широкий перечень лабораторного оборудования:

• лабораторные плавильные;
• паяльные;
• камерные (с волокнистой или керамической изоляцией);
• агломерационные;
• муфельные;
• для озоления;
• для обжига керамики.

Типы муфельных печей

Модели печей подразделяются по 2 основным признакам:

• используемому источнику энергии;
• конструкции корпуса.

В муфельных печах применяются 2 основных источника энергии:

• электричество;
• газ.

Когда изготавливается муфельная печь своими руками наиболее целесообразно использовать в качестве нагревательного элемента тэны, так как при использовании газа требования и нормы, предъявляемые к устройству, создают значительные трудности при сборке.

Конструктивно печи подразделяются:

• трубчатые;
• вертикальные;
• колпаковые;
• горизонтальные.

Нагрев или обжиг изделий может осуществляться в различных средах, согласно используемой технологии:

• в газовой среде;
• в вакууме;
• в воздушной среде.

Наиболее доступный и простой вариант для изготовления муфельной печи – это нагрев изделий в воздушной среде не требующий дополнительного оборудования и финансовых затрат.

Устройство

Печь состоит из нескольких основных элементов:

1. Корпуса.
2. Теплоизоляционного внутреннего слоя.
3. Теплоизоляционного внешнего слоя (огнеупорного кирпича, керамики).
4. Нагревательных элементов.
5. Элементов управления и электропроводки.

Схема устройства муфельной печи

Корпус изготавливается из металла толщиной более 2 мм, согласно заранее подготовленным схеме.

Теплоизоляция внутреннего слоя выполняется из огнеупорного кирпича с максимальной рабочей температурой до 1000 °С.

Для внешнего изоляционного слоя используется перлит или базальтовая вата, являющиеся хорошими изоляторами. Особо стоит отметить, что материалы содержащие асбест использовать запрещено, так как при высокой температуре нагревания происходит выделение токсичных веществ.

Схема терморегулятора муфельной печи

Нагревательный элемент – спираль изготавливается из нихрома или фехралевой проволоки диаметром 1 мм. Нихромовая проволока состоит из никеля и хрома, обладает хорошими антикоррозийными свойствами. Фехралевая проволока содержит металлы железо, алюминий и хром и стоит значительно дешевле. Оба вида проволоки способны выдержать температуру нагрева и длительной эксплуатации без изменения своих характеристик.

Процесс изготовления

Наиболее приемлемым вариантом для изготовления муфельной печи своими руками является вертикальная или горизонтальная модель с протеканием процесса в воздушной среде с использованием в качестве энергоисточника электроэнергии.

Весь процесс изготовления состоит из операций:

1. Из листового железа вырезаются части корпуса и свариваются с помощью сварки. Сварные швы зачищаются, а весь корпус покрывается огнеупорной краской в несколько слоев.
2. Изготавливается дверца из стали, которая приваривается с помощью шарниров к корпусу и устанавливается запорный механизм.
3. Монтируется внешняя теплозащита из перлита.
4. Из огнеупорного кирпича без раствора собирается рабочая камера. Делается разметка для прокладки нагревательной спирали в пазах и специальные выводы к блоку управления и источнику энергоснабжения.
5. В кирпичах пробиваются канавки для укладки спиралей.
6. Изготавливается нагревательная спираль путем накручивания нихромной проволоки на стержень диаметром 6 мм.
7. Выкладывается внутри корпуса из кирпича камера с использованием раствора, с соблюдением разметки прокладки спиралей и схемы.
8. Просушивается печь, укладывается спираль, подсоединяется электропроводка и заземление.
9. Монтируется термоизоляция на дверцу.

Для регулировки температуры нагревания в муфельной печи из спиралей прокладываются 2 контура, которые по схеме подключения могут работать в трех режимах:

1. Первый режим – два контура спиралей подключаются последовательно.
2. Второй режим – подключается нижний контур спиралей.
3. Третий режим – два контура спиралей подключаются параллельно.

Корпус тщательно изолируется с помощью глины, огнеупорного клея и термостойкого силикона. После полного высыхания кладки и изоляционных материалов проводится настройка работы оборудования с проверкой в трех режимах функционирования.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Электроника для муфельной печи

Начало

Началась эта затея, как обычно начинается множество подобных затей – случайно зашёл в мастерскую к знакомому, а он показал новую «игрушку» – полуразобранную муфельную печь МП-2УМ (рис.1). Печь старая, «родной» блок управления отсутствует, термопары нет, но нагреватель целый и камера в хорошем состоянии. Естественно, у хозяина вопрос – а нельзя ли приделать к ней какое-нибудь самодельное управление? Пусть простое, пусть даже с небольшой точностью поддержания температуры, но чтобы печь заработала? Хм, наверное, можно… Но сначала неплохо было бы посмотреть документацию на неё, а потом уточнить техническое задание и оценить возможности его воплощения.

Итак, первое – документация есть в сети и легко находится по запросу «МП-2УМ» (также лежит в приложении к статье). Из перечня основных характеристик следует, что питание печи однофазное 220 В, потребляемая мощность примерно 2,6 кВт, верхний порог температуры – 1000°С.

Второе – нужно собрать электронный блок, который мог бы управлять питанием нагревателя с потребляемым током 12-13 А, а также мог бы показывать заданную и реальную температуры в камере. При конструировании блока управления следует не забывать, что нормального заземления в мастерской нет и неизвестно, когда будет.

Учитывая вышеперечисленные условия и имеющуюся электронную базу, решено собирать схему, измеряющую потенциал термопары и сравнивающую его с выставленным «заданным» значением. Сравнение проводить компаратором, выходной сигнал которого будет управлять реле, которое в свою очередь будет открывать и закрывать мощный симистор, через который сетевое напряжение 220 В будет поступать на нагревательный элемент. Отказ от фазоимпульсного управления симистором связан с большими токами в нагрузке и отсутствием заземления. Решили, что если при «дискретном» управлении окажется, что температура в камере колеблется в больших пределах, то тогда переделаем схему в «фазовую». Для индикации температуры можно применить стрелочный прибор. Питание схемы – обыкновенное трансформаторное, отказ от импульсного блока питания так же обусловлен отсутствием заземления.

Самым сложным было найти термопару. В нашем городишке магазины таким не торгуют, но выручили, как обычно, радиолюбители с их желанием вечно хранить в гаражах всякое радиоэлектронное барахло. Примерно через неделю после оповещения ближайших знакомых о «термопарной потребности» позвонил один из старейших радиолюбителей города и сказал, что есть какая-то, лежащая ещё с советских времён. Но её надо будет проверить – может оказаться, что она низкотемпературная хромель-копелевая. Да, конечно проверим, спасибо, ну, а для экспериментов подойдёт любая.

Небольшой «поход в сеть» на предмет просмотра того, что уже сделано другими по этой теме, показал, что в основном по такому принципу самодельщики их и конструируют –«термопара – усилитель – компаратор – силовое управление» (рис.2). Поэтому и мы не будем оригинальными – попробуем повторить уже проверенное.

Эксперименты

Сначала определимся с термопарой – она одна и она односпайная, поэтому в схеме компенсации изменения комнатной температуры не будет. Подключив к выводам термопары вольтметр и обдувая спай воздухом с разной температурой из термофена (рис.3), составляем таблицу потенциалов (рис.4) из которой видно, что напряжение растёт с градацией примерно в 5 мВ на каждые 100 градусов. Учитывая внешний вид проводников и сравнивая полученные показания с характеристиками разных спаев по таблицам, взятым из сети (рис.5), можно с большой вероятностью предположить, что применяемая термопара является хромель-алюмелевой (ТХА) и что её можно использовать длительное время при температуре 900-1000 °С.

После выяснения характеристик термопары экспериментируем со схемотехникой (рис.6). Схема проверялась без силовой части, в первых вариантах применялся операционный усилитель LM358, а в окончательный вариант был установлен LMV722. Он тоже двухканальный и тоже рассчитан на работу при однополярном питании (5 В), но, судя по описанию, имеет лучшую температурную стабильность. Хотя, очень может быть, что это была излишняя перестраховка, так как при применённой схемотехнике погрешность установки и поддержания заданной температуры и так достаточно велика.

Результаты

Окончательная схема, управления показана на рис.7. Здесь потенциал с выводов термопары T1 поступает на прямой и инверсный входа операционного усилителя ОР1.1, имеющего коэффициент усиления примерно 34 dB (50 раз). Затем усиленный сигнал проходит через фильтр низкой частоты R5C2R6C3, где 50-тигерцовая помеха ослабляется до уровня –26 dB от уровня, приходящего с термопары (эта цепь была предварительно симулирована в программе RFSim99, расчетный результат показан на рис.8). Далее отфильтрованное напряжение подаётся на инверсный вход операционного усилителя ОР1.2, выполняющего роль компаратора. Уровень порога срабатывания компаратора можно выбирать переменным резистором R12 (примерно от 0,1 В до 2,5 В). Максимальное значение зависит от схемы включения регулируемого стабилитрона VR2, на котором собран источник образцового напряжения.

Для того, чтобы компаратор не имел «дребезга» переключений при близких по уровню входных напряжениях, в него введена цепь положительной обратной связи – установлен высокоомный резистор R14. Это позволяет при каждом срабатывании компаратора смещать уровень образцового напряжения на несколько милливольт, что приводит к триггерному режиму и исключает «дребезг». Выходное напряжение компаратора через токоограничительный резистор R17 подаётся на базу транзистора VT1, управляющего работой реле К1, контакты которого открывают или закрывают симистор VS1, через который напряжение 220 В подаётся в нагреватель муфельной печи.

Блок питания электронной части выполнен на трансформаторе Tr1. Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку через фильтр низкой частоты C8L1L2C9. Переменное напряжение со вторичной обмотки выпрямляется мостом на диодах VD2…VD5 и сгладившись на конденсаторе С7 на уровне около +15 В, поступает на вход микросхемы-стабилизатора VR1, с выхода которой получаем стабилизированные +5 В для питания ОР1. Для работы реле К1 берётся нестабилизированное напряжение +15 В, избыточное напряжение «гасится» на резисторе R19.

Появление напряжения в блоке питания индицируется зелёным светодиодом HL1. Режим срабатывания реле К1, а значит и процесс нагрева печи, показывает светодиод HL2 с красным цветом свечения.

Стрелочный прибор Р1 служит для индикации температуры в камере печи при левом положении кнопочного переключателя S1 и требуемой температуры при правом положении S1.

Детали и конструкция

Детали в схеме применены как обыкновенные выводные, так и рассчитанные на поверхностный монтаж. Почти все они установлены на печатной плате из одностороннего фольгированного текстолита размером 100х145 мм. На ней же закреплен трансформатор питания, элементы сетевого фильтра и радиатор с симистором. На рис.9 показан вид на плату со стороны печати (файл в формате программы Sprint-Layout находится в приложении к статье, рисунок при ЛУТ надо «зеркалить»). Вариант установки платы в корпус показан на рис. 10. Здесь же видны закрепленные на передней стенке стрелочный прибор Р1, светодиоды HL1 и HL2, кнопка S1, резистор R12 и пакетный переключатель S2.

Ферритовые кольцевые сердечники для сетевого фильтра взяты из старого блока питания компьютера и затем обмотаны до заполнения проводом в изоляции. Можно использовать дроссели и другого типа, но тогда потребуется внести необходимую правку в печатную плату.

Уже перед самой установкой блока управления на печь, в разрыв одного из проводников, идущих от фильтра к трансформатору был впаян обрывной резистор. Его цель не столько защищать БП, сколько понизить добротность резонансного контура, получающегося при шунтировании первичной обмотки трансформатора конденсатором С9.

Предохранитель F1 впаян на вводе 220 В в плату (установлен вертикально).

Трансформатор питания подойдёт любой, мощностью более 3…5 Вт и с напряжением на вторичной обмотке в пределах 10…17 В. Можно и с меньшим, то тогда потребуется установка реле на более низкое рабочее напряжение срабатывания (например, пятивольтовое).

Операционный усилитель ОР1 можно заменить на LM358, транзистор VT1 на близкий по параметрам, имеющий статический коэффициент передачи тока более 50 и рабочий ток коллектора более 50…100 мА (КТ3102, КТ3117). На печатной плате разведено место и для установки транзистора в smd исполнении (ВС817, ВС846, ВС847).

Резисторы R3 и R4 сопротивлением 50 кОм — это 4 резистора номиналом 100 кОм, по два «в параллель».

R15 и R16 припаяны к выводам светодиодов HL1, HL2.

Реле К1 – OSA-SS-212DM5. Резистор R19 набран из нескольких последовательно включенных для того, чтобы не перегревался.

Переменный резистор R12 – RK-1111N.

Кнопочный переключатель S1 – КМ1-I. Пакетный выключатель S2 – ПВ 3-16 (исполнение 1) или подобный из серии ПВ или ПП под нужное количество полюсов.

Симистор VS1 – ТС132-40-10 или другой из серий ТС122…142, подходящий по току и напряжению. Элементы R20, R21, R22 и C10 распаяны навесным монтажом на выводах симистора. Радиатор взят из старого компьютерного блока питания.

В качестве стрелочного электроизмерительного прибора Р1 подойдёт любой подходящего размера и с чувствительностью до 1 мА.

Проводники, идущие от термопары к блоку управления сделаны максимально короткими и выполнены в виде симметричной четырёхпроводной линии (как описано здесь ).

Силовой вводной кабель имеет сечение жил около 1,5 кв.мм.

Наладка и настройка

Отлаживать схему лучше поэтапно. Т.е. запаять элементы выпрямителя со стабилизаторами напряжения – проверить напряжения. Спаять электронную часть, подключить термопару – проверить пороги срабатывания реле (на этом этапе понадобится или какой-то нагревательный элемент, подключенный к внешнему дополнительному блоку питания (рис.11), или хотя бы свеча или зажигалка). Затем распаять всю силовую часть и, подключив нагрузку (например, электрическую лампочку (рис.12 и рис.13)) убедиться, что блок управления поддерживает выставленную температуру, включая и выключая лампочку.

Настройка может понадобиться только в усилительной части – здесь главное, чтобы напряжение на выходе ОР1.1 при максимальном нагреве термопары не превышало уровня 2,5 В. Поэтому если выходное напряжение велико – то его следует понизить изменением коэффициента усиления каскада (уменьшив сопротивление резисторов R3 и R4). Если же используется термопара с малым выходным значением ЭДС и напряжение на выходе ОР1.1 получается небольшим – то в этом случае нужно увеличить коэффициент усиления каскада.

Номинал подстроечного резистора R7 зависит от чувствительности применяемого прибора Р1.

Можно собрать вариант блока управления без индикации напряжения и, соответственно, без режима предварительной установки нужного температурного порога – т.е. удалить из схемы S1, Р1 и R7 и тогда для выбора температуры следует сделать риску на ручке резистора R12 и на корпусе блока нарисовать шкалу с температурными отметками.

Провести калибровку шкалы несложно – на нижних пределах это можно сделать с помощью термофена паяльника (но нужно как можно больше прогревать термопару, чтобы её длинные и относительно холодные выводы не остужали место термоспая). А более высокие температуры можно определить по плавлению разных металлов в камере печи (рис.14) – процесс это относительно долгий, так как требуется изменять установки малым шагом и давать печи достаточное время для прогрева.

Фото, показанное на рис. 15, сделано при первых включениях в мастерской. Температурная калибровка ещё не была сделана, поэтому шкала прибор чистая – в дальнейшем на ней появится множество разноцветных меток, нанесённых маркером прямо на стекло.

Через некоторое время владелец печи позвонил и пожаловался на то, что перестал загораться красный светодиод. При проверке оказалось, что он вышел из строя. Скорее всего, это произошло из-за того, что при последнем включении проверялись возможности печи и камера, со слов владельца, нагревалась до белого цвета. Светодиод заменили, блок управления переносить не стали – во-первых, может быть, дело было и не в перегреве блока управления, а во-вторых, больше таких экстремальных режимов не будет, так как нужды в таких температурах нет.

Андрей Гольцов, r9o-11, г. Искитим, лето 2017

Простая мощная муфельная печь

В этой инструкции мы разберем, как своими руками сделать простую муфельную печь для плавки металлов. За 3 часа печь способна разогреваться до температуры около 800°C и это не предел. В ней легко можно плавить алюминий. Собирается печь довольно легко, все материалы можно достать и стоят они недорого. В качестве изолятора используется печной кирпич и стекловата, а корпусом выступает кастрюля из нержавеющей стали. Для контроля температуры печь оборудована специальной электроникой, которую автор заказал из Китая, стоит она недорого. Рассмотрим более подробно, как такая печь работает и как ее собрать!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— печной кирпич (шамотный);
— стекловата (или другой изолятор);
— кастрюля из нержавеющей стали (подходящих размеров);
— нагревательный элемент – проволока х23ю5т длиной 18 метров и сечением 1 мм;
— контроллер температуры REX C-100 ;
— реле FOTEK SSR-40 DA ;
— термопара для высоких температур ;
— корпус блока питания от компьютера.

Список инструментов:
— болгарка с диском по бетону;
— чертежные принадлежности и бумага;
— зажимы;
— токарный станок;
— дрель.

Процесс изготовления печи:

Шаг первый. Работаем с кирпичом
Для начала нам нужно особым образом обрезать кирпич, чтобы выложить из него печь. Автор соорудил для таких целей специальную станину для болгарки. Кирпич используется шамотный, такой продается во многих строительных магазинах. Режется кирпич очень просто при помощи болгарки и диска по бетону. Всего автор использовал для своего проекта 6 кирпичей.

Шаг третий. Сборка печи
В качестве корпуса для печи используется кастрюля из нержавеющей стали. Плюс в этом таков, что нержавейка не боится сильного нагревания. Между кирпичом и кастрюлей есть зазор в 3 см, сюда укладывается изолятор в виде минеральной ваты. Конечно, такой изолятор слабоват и печь имеет повышенную теплопотерю. В будущем автор хочет изменить конструкцию, эта была сделана в качестве эксперимента.

Не забываем также установить кирпичи на дно печи и установить изолятор. В стенках кастрюли сверлим отверстия и выводим концы спирали для подключения ее к источнику питания.

Вот и все, печь можно тестировать, автор решил в качестве эксперимента расплавить алюминий. В качестве тигля была использована эмалированная кружка с отрезанной ручкой. Печь без труда справилась с такой задачей.

Конечно, для более эффективной работы нужно будет еще улучшить изоляцию и изготовить крышку для печи. В целом, самоделка получилась удачной, надеюсь, вам проект понравился. Удачи и творческих вдохновений, если решите повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами!

Виды управления муфельной печью или какой блок управления лучше выбрать

Управление муфельной печью, используемой в лабораториях, мастерских, цехах или на производстве, происходит при помощи специальных регуляторов. Благодаря контролирующим приспособлениям можно предельно точно выполнять разнообразные виды термообработки – нагрев, сушку, купелирование, кремацию, озоление, обжиг или плавление различных материалов, прочее. Техника используется в ювелирном и гончарном деле, стоматологии, металлургии и т.д. Купить муфельную печь можно для работы с керамикой, сплавами металлов и другими образцами.

Терморегуляторы, применяемые в муфельных печах, бывают встроенными или же выносными

Разновидности блоков управления муфельными печами

Выбор блока управления муфельной печи всецело зависит от предполагаемых эксплуатационных задач. В некоторых случаях достаточно установки точной температуры, в других же требуется сложный цикл программ. Чтобы понять, какой тип оборудования подойдет наилучшим образом, прежде всего, изучите особенности муфельных печей для керамики, стекла, металла и других материалов. Чем проще будут нагрузки и количество операций, тем меньше опций вам потребуется.

Многофункциональные блоки управления дают возможность минимизировать участие оператора в рабочих процессах, поскольку весь цикл будет автоматизирован

Разделить терморегуляторы для управления муфельной печью можно на две основные группы:

1. Аналоговую

Регулятор с механическим принципом действия встречается все реже. Он представляет собой поворотную ручку, на которой предусмотрена риска. Ее достаточно установить напротив необходимой температурной отметки.

Минусом аналогового блока управления является большой процент неточностей. На установку и поддержание температуры влияет большое число субъективных условий

2. Цифровую

Такие блоки управления муфельной печи актуальны в различных сферах, они надежны и практичны. В зависимости от возможностей цифровые регуляторы делятся на:

• Упрощенные. На мониторе может отображаться как установленная, так и текущая температура. В некоторых моделях предусмотрен таймер. В таких приспособлениях нет возможности задавать циклы функционирования.
• Электронные. Чаще всего прибор оснащен двумя экранами, где сразу демонстрируются как необходимые, так и фактические характеристики. Многофункциональные модели позволяют устанавливать не только скорость нагрева, но и время выдержки.
• С программатором. Благодаря встроенному микропроцессору и таймеру есть возможность задавать до тридцати программных ступеней.

Единовременное отображение установленных и действующих температурных показателей выводится на дисплей при помощи цифр и других обозначений

Функции, выполняемые блоком управления муфельной печи

Цифровой блок управления муфельной печи с микропроцессорным регулятором не только прост, но и удобен в эксплуатации. С его помощью можно:

• Выполнять высокоточную термическую обработку.
• Задавать требуемую температуру с минимальными погрешностями.
• Устанавливать полный цикл работы нагревательного оборудования.

Чтобы муфельная электропечь 3 1100 или другая модель, была удобна в обращении, достаточно установить терморегулятор. Подобрать его можно с учетом характеристик используемого оборудования.

Современные блоки управления муфельными печами оснащены удобной кнопочной клавиатурой и высококонтрастной светодиодной индикацией

Программируемое управление муфельной печью позволяет устанавливать период выдержки, нагрева или охлаждения. Если предусмотрено подключение к компьютеру, контроль функционирования агрегата можно выполнять дистанционно.

Как собрать блок управления муфельной печью своими руками

Изготавливая муфельную печку своими руками можно не заморачиваться и купить уже готовый блок управления электропечью, пользуясь выше написанным для выбора модели. Но многие умельцы, уверенные в своих способностях, предпочитают собирать это устройство самостоятельно. И об этом вторая часть нашей статьи. Мы расскажем, как и из каких частей самому собрать «мозг» вашей печи.

Использование электронных программаторов позволяет поддерживать работу электропечи в автоматическом режиме, при минимальном участии людей

Из каких элементов состоит блок управления муфельной печью

Перечислим, какие приборы необходимо использовать, чтобы самостоятельно собрать блок управления муфельной печью. Электрическая часть включает такие составляющие:

Терморегулятор

Как уже упоминалось, терморегулятор для муфельной печи подбирается в зависимости от направления деятельности. Существует две их основные разновидности:

• Механические. Такой прибор знаком каждому – циферблат с делениями и ручка. Нужная температура устанавливается ее поворотом до нужной отметки. Это устройство довольно примитивное и не позволяет добиваться точных показателей.
• Цифровые. Самым простым является электронный прибор с экраном, на котором отображается заданная и текущая температура. Может дополнительно снабжаться таймером. Большое распространение получили устройства, которые позволяют контролировать скорость нагрева и время работы. После завершения операции регулятор автоматически отключается. Модели со встроенным программатором используются для выполнения многоступенчатых задач.

Термопара

Термопара для муфельной печи предназначена для измерения температуры внутри камеры. Данные с нее поступают на терморегулятор, который контролирует рабочий процесс. Этот датчик располагается на задней стенке камеры в заранее подготовленном отверстии. Для электропечей используются термопары с наименованиями «ХК», «ХА» и «ПП». Они подключаются через специальные разъемы или при помощи электроклемм, закрепленных на корпусе винтами и гайками.

Для присоединения термопары к клемме можно использовать медные провода, поскольку перепад температур отсутствует

Реле и радиатор

Комплект состоит из радиатора охлаждения и закрепленного на нем коммуникатора. Чаще всего устанавливают твердотельное полупроводниковое реле, которое способно выдерживать достаточно сильный нагрев.

Выключатель

Применяется для запуска муфельной печи в работу. Принципиальной разницы, использовать ли устройство с двумя клавишами или монтировать рядом два одноклавишных выключателя, нет.

Все указанные приборы объединяются в общую цепь. Для облегчения работы можно приобрести готовый блок с реле и регулятором тепла. В этом случае останется подсоединить к нему термодатчик для муфельной печи и нагревательную спираль

Пошаговая сборка блока управления муфельной печью

Прежде чем говорить о монтаже блока управления муфельной электропечью, вкратце опишем общий принцип его работы.

Термопара проходит сквозь заднюю стенку камеры и располагается так, чтобы термодатчик находился внутри муфеля. Данные о текущей температуре передаются на терморегулятор. После достижения верхнего выставленного предела на реле подается сигнал, и цепь питания размыкается. При остывании до определенной температуры реле включает нагревательный элемент.

Выбор отдельных компонентов системы управления зависит от особенностей муфельных печей. Но процесс их установки будет приблизительно одинаковым. Распишем его подробнее.

Коммутационное реле, радиатор охлаждения, провода от термопары и нагревателя монтируются на заднюю стенку печи. Иногда их собирают в единую систему, расположенную на отдельной полке или в полой емкости.

Для размещения элементов управления подходит пустой корпус от системного блока компьютера

Всю остальную электронику для муфельной печи – терморегулятор, выключатель и лампочки индикаторов, размещают на фасадной части. Для их монтажа используют металлическую пластину с прорезанными отверстиями для приборов.

Блок управления, который можно приобрести в готовом виде, имеет один большой плюс – в случае необходимости его можно легко отсоединить и перенести на другое место

Как видим, блок управления электропечью вполне возможно собрать своими силами даже при минимальных познаниях в данной теме. Достаточно найти подходящую схему и правильно подсоединить все составляющие.

Конечно, заводской прибор, возможно, будет более аккуратно выглядеть, однако для оснащения мастерской это не будет играть существенной роли. Не стоит также забывать о финансовой составляющей – самодельная сборка обойдется намного дешевле.

Консультанты ТД «Лабор» готовы разъяснить все непонятные моменты и ответить на вопросы. Звоните и спрашивайте, мы всегда Вам рады.