Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Блок управления муфельной печью своими руками

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Очень часто обладатели самодельной печи для обжига сталкиваются с вопросом, как автоматизировать обжиг. Как вариант, можно приобрести готовый блок управления, или же можо сделать его своими руками. Об этом сегодняшний пост.

Самый главный компонент нашего блока — терморегулятор. В нашем случае — это Варта ТП703-10. Это отечественный прибор с довольно широким функционалом — в нем можно установить любое количество программ для обжига в пределах 100 шагов. Программы разделяются шагом со значением «0». (Подробнее о программировании терморегулятора можно посмотреть здесь.)

Второй компонент блока управления — это симистор с радиатором охлаждения. В нашем случае это ТС142-80. Он позволяет работать с током до 29 ампер без принудительного охлаждения. На корпус симистора подается напряжение, поэтому, нам потребуется еще текстолитовая пластина-изолятор.

Также нам потребуется резистор на 150 Ом, 0,5 Вт, тонкий и толстый провод, винтики, гаечки для закрепления контактов. И корпус, в котором все это будет размещаться. Корпус можно взять любой, подходящий по размеру. Нам подошел обычный корпус от компьютерного блока питания.

Ниже представлена наглядная схема подключения терморегулятора Варта ТП703-10 к нагревателям печи.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Так как наша печь потребляет около 3 кВт, то сечение толстого провода  достаточно взять 2,5 мм2. Если же делать этот блок универсальным — для подключения печей до 29А, то тогда нужен провод сечением 4 мм2. Резистор желательно разместить на текстолитовой пластине, к которой будет крепиться радиатор симистора.

Пластина сначала крепится к радиатору с помощью саморезов, а затем закрепляется на корпусе винтами с гайками, при этом между корпусом и пластиной нужно разместить шайбы-проставки. Таким образом, мы изолируем симистор с радиатором от корпуса.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками  Терморегулятор для муфельной печи своими руками  Терморегулятор для муфельной печи своими руками  Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Симистор вкручивается в отверстие на радиаторе охлаждения, поверхность прилегания при этом желательно смазать термопастой.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

С помощью гравера или дрели с насадкой вырезаем отверстие для размещения терморегулятора.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Закрепляем терморегулятор с помощью штатных креплений. По габаритам прибор вписывается хорошо в корпус. Единственный момент — он довольно плотно подходит к корпусу своей задней частью, где подключаются провода — это может привести к короткому замыканию. Чтобы немного увеличить зазор, нужно добавить несколько шайбочек под гайки крепления прибора.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Для подключения термопары можно использовать специальные разъемы или же взять обычную электроклемму и закрепить ее винтом с гайкой на корпусе. Провода от прибора до клеммы можно использовать обычные медные, т.к. здесь нет перепада температуры.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Собираем корпус и проверяем работу нашего блока управления. Можно подключить, например, лампочку и полюбоваться на ее мигание) Если все нормально, то остается только соединить блок с печью — напрямую или с помощью силовых штепселя и розетки, и все, можно обжигать!

  • На этом я прощаюсь с вами, удачных вам обжигов и успехов в гончарном деле!

РадиоКот :: Два терморегулятора

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Бытовая техника >

Теги статьи: ТермостатДобавить тег

Два терморегулятора.

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),

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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…

Читайте также:  Как определить какой металл в домашних условиях

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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.

Вопросы как обычно складываем тут.

Как вам эта статья? Заработало ли это устройство у вас?

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Терморегулятор для муфельной печи своими рукамиТермостат радиатора-термометр-вольтметр-автомобиляТерморегулятор для муфельной печи своими рукамиТермостат для теплых полов.Терморегулятор для муфельной печи своими рукамиТермоконтроллер «Мурка»Терморегулятор для муфельной печи своими рукамиТерморегулятор на термопаре К-типаТерморегулятор для муфельной печи своими рукамиБюджетный термостат для газового котла.Терморегулятор для муфельной печи своими рукамиТерморегулятор на микроконтроллере PIC16F84 и датчике DS18B20.Терморегулятор для муфельной печи своими рукамиОчень простой термостат для отопления.GSM термостат + GSM сигнализация

Самодельное твердотельное реле, блок управления муфельной печью

 Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Периодически
в мастерской возникают задачи нагрева. Многие процессы, связанные с высокой
температурой, могут быть проведены при помощи специальных печей, самые удобные
из которых – с нагревом электрическим током.

Конструирование
высокотемпературных печей – отдельная область бытия, тесно связанная с
материаловедением, в первую очередь — в смысле огнеупорных материалов.

Однако
управление мощными нагревателями вообще и таким объектом как «электрическая
высокотемпературная печь» в частности, тоже дело не из простых.

Многие из
проводимых «внутри» процессов требуют довольно точного поддержания температуры,
выход за пределы которой, грозит браком, а печь – объект в температурном
смысле, весьма инерционный – большая масса нагреваемой части, особенно в случае
«муфельной», то есть со спрятанными нагревателями, печи.

Существует
понятие – выбег температуры, это ее,
температуры, рост, выше установленного значения при уже отключенном
нагревателе. Вроде движения по инерции автомобиля, когда двигатель уже
выключен.

Для уменьшения или вовсе исключения этого явления, существуют устройства
(температурные контроллеры) реализующие ПИД (пропорционально-интегрально-дифференцирующий)
закон управления включения нагревателями.

В описываемом устройстве, применен
готовый, недорогой ПИД-контроллер, с сигналом управления, пригодным для работы
«твердотельного реле».

«Твердотельное
реле» — мощный электронный симисторный ключ с гальванической развязкой от
модуля управления, применен самодельный, из дискретных элементов. Это позволило
сконструировать узел повышенной надежности, с минимальным нагревом, из
имеющихся элементов и удобной компоновкой.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Схема
«твердотельного реле». Практически, составлена из двух – [1],[2]. В качестве
силовых элементов выбраны тиристоры – это позволило задействовать имеющиеся
приборы, применение двух «ключевых» приборов вместо одного – симистора,
позволило в два раза лучше распределить тепло по радиаторам.

Тиристоры
– подходящие по рассеиваемой мощности и напряжению, транзистор можно заменить
на КТ315 или что ни будь в этом духе, симисторная оптопара – МОС3020.

Цепочка
С1, R4
предназначена для улучшения динамических характеристик тиристоров, меньшее из
диапазона сопротивлений соответствует резистивной нагрузке ключа, большее –
индуктивной.

Резистор греется, лучше подобрать керамический, мощностью не менее
5 Вт.

Корпус блока. Поскольку рядом высокая
температура, и внутри неизвестно, на сколько, греющиеся радиаторы, уместно
применить железки. Готового, подходящего по размеру металлического корпуса не
нашлось, придется сделать гибкой из кровельной стали 0,5мм толщиной.

Неразъемное крепление частей, лепестков и деталей, удобно делать при помощи
вытяжных заклепок, разъемные – короткими саморезами с большими плоскими
шляпками.

Практика показала, что если ограничится мощностью нагрузки в
несколько киловатт и более компактным – симисторным ключом, то все
электрические потроха, можно попробовать уместить в коробке от компьютерного
блока питания. Если конечно не придираться к лишним дыркам.  

Радиаторы тиристоров. Подходящих фабричных радиаторов
не нашлось, пришлось сделать из алюминиевой пластины толщиной 3мм.

Электромонтаж. Многие элементы «обвязки»
тиристоров, монтируются на их жестких выводах, однако кое какие элементы
низковольтной части, включая оптопару, имеют мелкие нежные выводы для печатного
монтажа. Придется сделать простую печатную плату.

Для удобства ее крепежа,
монтаж стоит сделать односторонний поверхностный, тогда ее, плату можно будет
«спиной» приклепать к металлической стенке в удобном месте.

Для внешнего
подключения силовых проводников – выводы нагревателя, сетевое питание, на
задней стенке блока будет установлен блок винтовых клемм. 

Органы управления и индикации, в основном сосредоточены на
фабричном контроллере – это индикация текущей и установленной температуры,
состояние выхода управления твердотельным реле, еще несколько служебных
индикаторов. Кнопки управления режимами. Решено добавить к этому только
индикатор сетевого напряжения на выходе электронного ключа.

В компактных
готовых модулях – твердотельных реле, часто имеется индикатор включения –
светодиод в низковольтной части. Такой индикатор дублирует индикацию
контроллера и говорит только о целостности цепи между реле и контроллером.
Значительно полезнее индикация сетевого напряжения непосредственно на нагрузке.

По ней можно судить о работоспособности всей электронной части печи.

 Включатель
питания
, в блоке управления не предусмотрен.

Муфельная печь, которой будет
управлять блок, относительно маломощная – в пределах нескольких киловатт, кроме
того, после подачи питания, микропроцессорный термоконтроллер 5…7 секунд
занимается тестированием себя родимого и лишь потом включает питание
нагревателя.

При включении обычной сетевой вилки в розетку ничего не искрит.
При необходимости, рабочее место около муфельной печи, можно оборудовать
отдельной розеткой с автоматическим выключателем в специальной коробочке и
включать печь его клавишей. 

Инструменты, оборудование.

Понадобился
обычный набор некрупного слесарного инструмента, ножницы по металлу.
Специальный инструмент для установки вытяжных заклепок, дрель или шуруповерт
для сверления отверстий.

Бормашина с тонким отрезным диском, для выпиливания
окон в тонком металле. Паяльник средней мощности с принадлежностями, для
электромонтажа.

Для изготовления печатной платы использовал стеклянный
рейсфедер, специальную посуду для травления. Пригодится пара струбцин для
гибочных операций.

Материалы.

 Кроме приобретенного на Али Экспресс
термоконтроллера, понадобился подходящий кусок кровельной стали, кусочек
фольгированного стеклотекстолита, хлорное железо или иной состав для травления. Крепеж, в том числе вытяжные заклепки
подходящей длинны, ЛКМ, ветошь хлопчатобумажная.

  • Две
    параллельные прямые
  • живут в
    эвклидовом мирке
  • и бегают
    пересекаться
  • в мир
    лобачевского тайком.
  • ©Ironichna-osoba

Первым
делом, конечно тщательная разметка заготовки развертки корпуса. Не забываем про
лепестки для скрепления стенок. Очень помогает длинная линейка и большой
столярный угольник. Карандашиком на металле. Затем обычными ножницами по
металлу, вырезал ненужное.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками
Терморегулятор для муфельной печи своими руками

В
местах, где будет угол, сверлим отверстие. Лучше всего, около 2мм. Они,
отверстия, позволят избежать в углу некрасивой складки при сгибе. IP коробки, учитывая вентиляционные
отверстия, фатально не ухудшится.

Гибка.  Да, при отсутствии специального оборудования,
приходится изворачиваться, однако принцип один – зажать заготовку по линии
сгиба между двумя ровными железками или деревяшками и гнуть. Гнуть нужно
кусочком доски чуть меньшим, чем длина сгиба, иначе будут «волны». Окончательно
довести угол, можно, поработав киянкой. Сначала через ту же дощечку после,
непосредственно по железке. 

Терморегулятор для муфельной печи своими руками
Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Скрепление
стенок коробки – мелкими и короткими вытяжными заклепками. Заранее стоит
припасти для работы с ними, сверло ø3,5мм.

Собственно,
платку для тех нескольких элементов, которые предстоит разместить, и ребенок,
сделает.

Раскладываться с химикатами и фотоспособом
ради такой мелочи было неохота – чертеж из Автокада распечатал и перевел через
копирку на подготовленный – зачищенный мелкой шкуркой, кусочек стеклотекстолита.

Затем, «усилил» асфальтным лаком при помощи стеклянного рейсфедера. После высыхания
рисунка, отретушировал его острым шилом и вытравил в хлорном железе.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками
Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Чтобы
два раза не вставать, тут же сделал и платки для индикации. В ней
использовалась неоновая лампочка – лучший индикатор для высоких напряжений.

Последовательно
с ней включен токоограничительный резистор в несколько мегаом. Процесс
травления очень взбадривается при нагреве и перемешивании травильного раствора.
Ну, или хотя бы при перемешивании.

Удобно делать это миниатюрным воздушным компрессором – аквариумной принадлежностью.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Радиаторы
для тиристоров сделал из 3мм алюминиевой пластинки. Приборы устанавливаются без
изоляции, и изолируются от корпуса вместе с радиаторами. В середину радиатора
приклепал еще по пластинке поменьше, для уменьшения теплового сопротивления,
так тепло лучше будет расходиться по большой площади радиатора.

Все соединения
частей – через возможно более тонкий слой теплопроводной пасты КТП-8, сами тиристоры устанавливаются на радиаторы, также
с ее применением. Минимально тонкий слой достигается притирание намазанных
пастой частей, затем, выступившая паста удаляется ветошью. Изоляторы из
нетолстого гетинакса.

Лучше, готовые детали из него помазать лаком – слоистые пластики
гигроскопичны.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Прямоугольный
проем выпилил маленькой УШМ с тонким абразивным диском. Можно, и собственно,
удобнее, делать это гравером, бормашиной со специальным тонким отрезным
абразивным диском.

Сборку тиристоров
на радиаторах, установил на импровизированные стойки из стандартного крепежа
М3. После установки, можно определиться с вентиляционными отверстиями,
насверлить их.

Перед окончательной установкой радиаторов, не забыть сделать
выводы от резьбовой части тиристоров – лепесток с выводом под гайку. У тиристоров это вывод анода.

Зажимать
лепесток, даже самодельный, большой площадью, «сверху», между корпусом
тиристора и радиатором, не следует, это ухудшит теплопередачу.  

Читайте также:  Пильные диски по металлу для циркулярной пилы

Собственно,
здесь все без затей, согласно схеме электрической принципиальной.

Подготовка
корпуса к покраске. Вообще-то лучше такого рода операции делать пораньше, до
монтажа установочных элементов. Красить решил эмалью из имеющегося баллончика.
В наличии был «золотой» и «зеленый мох».

Долго колебался…  Демонтировал все внешние элементы, чтобы
распыленной эмали не надуло в отверстия, заклеил их изнутри бумагой с липкой
лентой. Обезжирил поверхности подлежащие окраске тряпочкой смоченной ацетоном.

Моха,
ну то есть мха, как оказалось, надолго не хвалило – закончился рабочий газ,
создающий в баллончике давление. Так что покраска – дизайнерская.  

Первым
делом проверка электронного ключа – работает как миленький, все что нужно светится,
включается-выключается. Затем проверка нагрузочной способности.

Блок
управления поставлен на брусочки, чтобы освободились нижние вентиляционные
отверстия, и нагружен на различные по мощности нагревательные приборы.

Работа в
течении длительного времени на нагрузку в 2 кВт, сколь ни будь заметно тиристоры
не нагрела. При работе на нагрузку мощностью в 4 кВт в течении нескольких
часов, радиаторы тиристоров были слегка теплыми.

Результат сочтен
удовлетворительным и опыты прекращены.

Блок управления применялся при различных испытаниях связанных с высокой температурой, в последствии, был оснащен самодельной гибкой термопарой и работает в составе прототипа самодельной муфельной печи.

По результатам испытаний стало понятно, что для нужной мощности печи (несколько
киловатт) можно обойтись значительно более скромным, в том числе и по габаритам,
тиристорным (симисторным) ключом. Возможно будет задействовать коробку от
компьютерного БП. Это существенно сократит объем слесарных работ.

После работы блока управления с муфельной печью, выяснилась еще одна потребность — принудительное отключение нагревателей при включенном контроллере (отображении температуры «внутри»). Это позволяет удобно контролировать, например, скорость остывания «садки». Реализовать такую функцию, можно введением небольшого, слаботочного тумблера в цепь управления тиристорным ключом.   

Через некоторое время эксплуатации, произведена доработка – введен принудительный выключатель нагрева, помянутый выше.На передней панели выбрано место, размечено и просверлено отверстие для небольшого тумблера. Заодно, на заднюю стенку блока установлена стандартная розетка уменьшающая количество висящих проводов. Тумблер установлен и включен в разрыв управляющей цепи «твердотельного реле». На передней панели, спиртовым фломастером сделана подпись – «Нагреватель» «Вкл».

После введения доработки, пользоваться печью с блоком управления стало значительно удобнее.

Дубль статьи размещен и на моем Дзен-канале.

Муфельная печь для обжига керамики своими руками

Сам термин «муфельная печь» для большинства людей ни о чем не говорит. Нет, это не очередная разновидность отопительных приборов, позволяющих сэкономить на топливе. Это прибор, предназначенный для обжига керамических изделий, выплавки металлов, купелирования, создания монокристаллов и т.д. В медицине используются для обеззараживания инструментов.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 1 Муфельная печь для обжига

Несмотря на компактные размеры, бытовой агрегат обойдется в 35-48 тысяч рублей, что довольно дорого для изготовления hand-made и керамики. Поэтому многие и занимаются поисками, как сделать муфельную печь своими руками. Предлагаем вооружиться рядом инструментов, вспомнить школьный курс физики по термодинамике и приступить к изготовлению.

Разновидности муфельных печей

По конструктивным особенностям устройства подразделяются на:

  • трубчатые или цилиндрические;
  • горизонтальные или вертикальные.

По виду термообрабатывающего состава:

  • воздушные;
  • вакуумные;
  • на основе инертного газа.
  • Изготовить в домашних условиях можно только лишь воздушную муфельную печь, поэтому именно о ней и пойдет речь в статье.
  • По особенностям термоэлектрического нагревателя:
  • Безусловно, газовая печь обойдет в эксплуатации в 3-4 раза дешевле электрической, за счет экономии топлива, но такую печь, во-первых, запрещено по закону изготавливать и использовать, во-вторых, сделать муфельную печь своими руками на газу технически крайне сложно.

За счет простых материалов печь можно изготовить в любой удобной форме, в том числе и такой, которая идеально подойдет к интерьеру помещения.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 2 Схема промышленной муфельной печи

Изготовление устройства

В данном случае мы расскажем, как сделать вертикальную муфельную печь для обжига керамики своими руками.

Для этого вам понадобятся следующие инструменты:

  • углошлифовальная машина (болгарка) и 1-2 круга;
  • электро-дуговая сварка и электроды;
  • слесарный инструмент, в том числе кусачки;
  • 2-миллиметровая нихромовая проволока.

и материалы:

  • 2,5 мм стальной лист или корпус б/у духовки;
  • уголок;
  • арматура;
  • базальтовая вата;
  • огнеупорный шамотный кирпич;
  • огнеупорный раствор;
  • герметик силиконовый.

Основные элементы

Корпус

Идеально в качестве основы самодельной муфельной печи для фьюзинга или купелирования подойдет корпус электрической духовки или чудо-печки, поскольку в ней уже предусмотрена вся необходимая изоляция. Понадобится только снять или  удалить все пластиковые элементы.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 3 Старая духовка в виде корпуса муфельной печи

Если не получилось найти такую духовку, корпус можно сварить из листа, предварительно нарезанного на заготовки. Свариваете все боковины, зачищаете металлической щеткой или болгаркой швы и покрываете грунтовкой.

Изготовление корпуса из листов, хотя и чуть более сложное, но позволяет сделать ту конструкцию, которая подходит по размерам под конкретное помещение.

Нагревательный элемент

Ключевой компонент устройства, поскольку именно от него зависит температура в печи и скорость нагрева.

Также нужно будет сделать и терморегулятор для муфельной печи своими руками, либо приобрести уже готовый.

В качестве нагревательного элемента будет выступать нихромовая проволока, диаметр которой подбирается в зависимости от максимальной температуры. Минимальный и самый расходный диаметр – 1,5-2 мм.

Нихром на стандартной спирали выдерживает 1100 градусов, но необходимо исключить попадание воздуха, иначе он сгорит. Лучше всего в муфельную печь подойдет фехраль — его рабочая температура 1300 градусов, да и с воздухом он «дружит».

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 4 Нагревательный элемент

Любая электрическая муфельная печь, даже самая маленькая, изготовленная своими руками, при разогреве до 1000 градусов затрачивает около 4 кВт. Перед использованием проверьте всю проводку и установите автомат-стабилизатор на 25 А.

Термоизоляция

Важнейший аспект работы, который отвечает за целостность и эффективность всей конструкции. Внутри муфельной печи устанавливается на огнестойкий клей шамотный кирпич. По размеру печи его обрезают болгаркой. Сверху используется базальтовая вата.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 5 Огнестойкий клей Терракот

На некоторых форумах по изготовлению муфельных печей рекомендуют использовать для кладки асбест. Это действительно огнестойкий материал, но уже при температуре 650 градусов+ он начинает выделять канцерогены.

Изготовление самодельной муфельной печи

Первый пункт можно пропустить тем, кто в качестве корпуса использует старую духовку.

Как сделать корпус

Вырезаете из листа прямоугольник нужного размера, загибается в цилиндр и заваривается шов. Далее из этого же листа вырезаете круг соответствующего диаметра и привариваете его к цилиндру. У вас получается подобие металлической бочки, стороны и дно которой стоит усилить арматурой и уголками.

Объем бочки рассчитывается таким образом, чтобы достаточно места было и для изоляции (ваты и кирпичей) и для обжигаемых материалов.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 6 Корпус печи из бочки

Корпус может быть и прямоугольным – форма никак не влияет на качество печи и эффективность разогрева. На видео вы посмотрите, как сделать прямоугольную муфельную печь своими руками из аналогичных материалов.

Видео 1 Муфельная печь своими руками с описанием

Термоизоляция печи

  1. По периметру конструкции выкладывается базальтовая (каменная) вата.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 7 Высокотемпературные маты

Почему именно такая разновидность минеральной ваты выбрана? По нескольким причинам:

  • негорючесть – ее используют даже в качестве преграды открытому огню. Вата выдерживает температуру до 1114 градусов, после которой начинает оплавляться, но не гореть;
  • природные составляющие – базальт, из которого изготовлена вата, абсолютно натуральный материал, поэтому даже при нагревании не выделяет никаких вредные веществ, в отличие, например, от ваты, изготовленной из шлаков;
  • минимальная теплопроводность, которая составляет всего 0,032-0,048 Вт/м/К, что даже меньше чем у пенополистирола.

К корпусу вата крепится специальными керамическими пуговицами

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 8 Крепим вату к корпусу печи

  1. Далее следует термоизоляция шамотным кирпичом. Требуется именно такой материал, поскольку он на 75% состоит из огнеупорной глины и не лопнет в процессе эксплуатации печи.

Берете 7 кирпичей, нумеруете их для удобства, составляете в подобие трубы. Далее обрезаете торцы болгаркой так, что труба получилась максимально круглой.

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 9 Разметка огнеупора муфельной печи

Когда кирпичи нарезаны и собраны, стягиваете их проволокой и проверяете, насколько симметричной получилась конструкция.

  1. Делаете 6 мм спираль из нихромовой проволоки, для чего накручиваете ее на любой, подходящий по диаметру круглый предмет, можно даже использовать карандаш.

Имейте в виду, что эксплуатация печи возможна только при условии непрерывного контроля температуры. Иначе это просто дорогая, но очень опасная игрушка. Единственный реальный  вариант датчика таких высоких температур (более 1000 градусов) – термопара. Платину для этого не надо искать, вполне подойдет такой вариант:

  • железо-константан, 53 мВ/град, термо ЭДС;
  • никель-железо, 34 мВ/град., термо ЭДС.  

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

Фото 10 Прокладка нагревательной спирали

  1. Раскручиваете кирпичи и нарезаете на внутренней стороне под небольшим углом болгаркой борозды под спираль. Ровность их проверяете уровнем и располагаете так, чтобы витки шли от самого дна до верха. Категорически запрещено допускать соприкосновения витков – будет замыкание цепи. После нарезки борозд вставляете спираль и собираете всю конструкцию снова.

Фото 11 МП сделана своими руками

  1. Выводите концы спирали и подключаете их к автомату 25 А.
  2. Теперь берете подготовленный ранее стальной цилиндр, на дно его кладете шамотные кирпичи, нарезанные так, чтобы полностью закрыть все днище, заливаете их огнеупорным клеем. Далее помещаете собранную термоконструкцию и также заливаете пространство между бочкой и конструкцией огнеупорным составом.
Читайте также:  Столик для электролобзика своими руками

Фото 12 Готовая конструкция помещается в стальной корпус

Включать можно только тогда, когда полностью высохнет вся конструкция. Через 3-5 дней после изготовления включите прибор на полную мощность, но не закрывайте крышкой – если где-то начинается испарение, отключите и оставьте еще на сутки.

Изготовление крышки

  • Вырезаете из стали круг, идентичный по диаметру уже полностью собранной конструкции.
  • Сверху на клей «садите» шамотный кирпич – он обеспечит достаточную герметизацию.
  • Привариваете по бокам ручки, чтобы было удобно поднимать и снимать крышку, и щеколда для закрывания.
  • По краю покрываете огнеупорным силиконом, перед этим обязательно обезжиривается поверхность (подойдет даже «Уайт-Спирит»).

Напомним, когда печь работает, она должна быть закрыта. Излишнее попадание воздуха внутрь приведет к быстрому износу нихрома.

Самая простая муфельная печь для керамики

Для изготовления такого простейшего прибора понадобится только обычная электрическая плитка, глиняный горшок и кусок шамотного кирпича.

  • Ставите на печку кусок кирпича так, чтобы обжигаемая керамика не касалась спирали на плитке и закрываете ее горшком. Мощность регулируете терморегулятором.
  • Теперь наблюдаете за горшком – как только сквозь его стенки начинает словно просвечиваться красный свет, засекаете время на обжиг. Как правило, это 10-12 часов.

Муфельная печь из горшка

Техника безопасности

  1. Работать с печкой можно только при условии, что есть заземление.
  2. Запрещено приступать к работе, если есть сколы или трещины на корпусе.
  3. Запрещено прикасаться к прибору во время работы.

  4. Категорически запрещено трогать работающую спираль.
  5. Во время работы за печью необходим постоянный присмотр.

Несмотря на относительную простоту изготовления, среди домашних мастеров такой прибор не сильно распространен.

«Виной» этому высокие расходы на электричество. Кто-то считает, что можно сделать муфельную печь и на дровах – ну если получится найти полено, у которого теплотворная способность 14000 ккал/кг, тогда да, получится.

Хотя все же лучше в качестве таких «дров» использовать кузнечный горн – именно в таких условиях и была изобретена первая в истории подобная печь.

  1. Если у вас еще остались вопросы, как сделать муфельную печь своими руками, посмотрите видео инструкцию.
  2. Видео 2 Муфельная печь своими руками

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

  • Содержание

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.

  1. Многофункциональные блоки управления дают возможность минимизировать участие оператора в рабочих процессах, поскольку весь цикл будет автоматизирован
  2. Терморегулятор для муфельной печи своими руками
  3. 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

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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

Терморегулятор для муфельной печи своими руками

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector