創(chuàng)意小制作，廢舊微波爐改造的恒溫恒濕箱

Zhanggx 2020-05-07

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我的家里人都很喜歡烘焙，經(jīng)?？疽恍┬↑c心，但面粉發(fā)酵環(huán)節(jié)一直很難控制，采用同樣配方，面粉發(fā)酵程度不同，做出來的點心往往也不同。于是，我索性找來個舊微波爐，決定廢物再利用，用它的殼子改造個恒溫恒濕箱，制作中盡量使用廢舊物品和手頭已有的元器件，具體制作的主控電路圖如圖18.1所示。雖然原理挺簡單，但做起來還挺麻煩，下面就把制作過程和大家分享一下。

圖18.1 主控電路

加熱部分

如圖18.2所示，加熱部分我選用兩片鋁合金外殼PTC加熱板，這種加熱板所需電壓220V，干燒表溫120℃，最大功率120W。PTC加熱板具有無明火、熱轉(zhuǎn)換率高、受電流和電壓影響小等優(yōu)勢。而且，它還能自動節(jié)能，當(dāng)加熱板把環(huán)境溫度升高后，其功率會逐漸降低，降低到只有額定功率的90%或者更少。PTC使用壽命長，上萬次的反復(fù)開關(guān)對其性能也沒有影響。

圖18.2 用鋁合金外殼PTC制作而成的加熱板

加濕部分

加濕部分我決定采用超聲波霧化器來改造，雖然這種霧化裝置制作麻煩，但效果比較好。超聲波模塊拆自一個廢棄的桌面小型加濕器，電源依然使用它原配的24V電源(現(xiàn)在想想，多虧當(dāng)時沒把這個電源扔掉)。

按照微波爐空間尺寸，我買了個密封型塑料盒作為加濕部分的儲水盒。在盒底開超聲波模塊安裝孔、進(jìn)水孔和放水孔，在盒蓋開進(jìn)風(fēng)槽和出風(fēng)孔(見圖18.3)。我找了一臺筆記本電腦換下的小風(fēng)扇用作進(jìn)氣風(fēng)扇，再用塑料板做導(dǎo)氣風(fēng)道，并用記號筆筆帽做出風(fēng)口連接件。經(jīng)過試驗，小風(fēng)扇在3V電壓工作時，風(fēng)量大小比較合適，遂用LM317將24V降到3V，此電路如圖18.4所示。線路板按超聲波模塊電路板尺寸制作，按原位螺絲孔疊裝在超聲波模塊電路板上，并用一款裁切過的鋁板作為散熱片。

圖18.3 制作“加濕盒”

這個加濕部分，我使用洗手盆溢水管做出風(fēng)導(dǎo)管，從微波屏蔽盒將水霧引到微波爐內(nèi)腔(見圖18.5)，并且用2mm厚覆銅板制作2個高度合適的支架，用于將加濕盒固定在微波爐內(nèi)(見圖18.6)。

圖18.4 LM317降壓電路

圖18.5 用出風(fēng)導(dǎo)管將水霧印到微波爐內(nèi)腔

為方便加水，需設(shè)置加水口，所以在微波爐面板處使用3mm有機(jī)玻璃設(shè)計并制作一個可抽拉的加水盒(見圖18.7)，微波爐面板背面安裝加水盒固定支架。有機(jī)玻璃使用三氯甲烷(氯仿)粘合。

圖18.6 固定加濕盒的銅質(zhì)支架

圖18.7 可抽拉的加水盒

供電部分

1. 加熱板

PTC加熱板電源為220V AC，2片PTC加熱板的最大功率合計240W，由1只3A固態(tài)繼電器控制通斷。

2. 霧化器

超聲波霧化模塊電源為24V DC，直接使用原配電源供電，并由1只TIP41C三極管控制通斷。TIP41C為NPN中功率三極管，參數(shù)為100V/6A/65W。

加濕風(fēng)扇供電為3V，此電壓從加濕模塊電壓24V DC引出，并由LM317T降壓獲得。LM317T是可調(diào)三端正電壓穩(wěn)壓器，輸出電壓為1.25～37V連續(xù)可調(diào)，最大電流為1.5A。

3. 照明燈

照明板為4只白色發(fā)光二極管(見圖18.8)，透過網(wǎng)窗為微波爐內(nèi)腔照明，供電電壓為5V DC，它由1只TIP41C三極管控制通斷。

圖18.8 照明板

4. 主控板

主控板的5V DC電源由加濕模塊24V DC電源通過KIS-3R33 (見圖18.9)降壓獲得。KIS-3R33是傳統(tǒng)的DC-DC電源模塊，它的電流可達(dá)3A，使用方法靈活，模塊輸出電壓為3.3V，在Vadj與GND間串連10kΩ電阻，即可將輸出調(diào)整為5V。

圖18.9 KIS-3R33

控制部分

1. 主控芯片

主控芯片采用ATmega16A-AU單片機(jī)，它內(nèi)部為8MHz工作頻率，禁止JTAG。

ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。它具有16KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，512字節(jié)EEPROM，1KB SRAM，32個通用I/O口線，32個通用工作寄存器，JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，3個具有比較模式的定時器/ 計數(shù)器(T/C)，片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，1個SPI串行端口，以及6個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。

2. 傳感器

傳感器采用SHT11溫濕度傳感器。

SHT11是單片全校準(zhǔn)數(shù)字式溫度和相對濕度貼片封裝傳感器，具有串行數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點。溫度值輸出分辨率為14位，濕度值輸出分辨率為12位，這兩個值可通過編程降至12位和8位。電源電壓為2.4～5.5V，工作電流為0.55mA。

為了減小熱傳導(dǎo)對傳感器的影響，我將SHT11焊接在了小片PCB上(見圖18.10)，通過支架懸空固定在微波爐內(nèi)膽上部的空腔內(nèi)。

圖18.10 將SHT11焊接在小片PCB

3. 人機(jī)界面

(1)如圖18.11所示，此恒溫恒濕箱的顯示部分使用LCD12864，驅(qū)動芯片為KS0108。BASCOM-AVR驅(qū)動LCD非常簡單，直接支持KS0108驅(qū)動的點陣LCD，這為編輯顯示界面提供了方便。

圖18.11 人機(jī)界面

因空間大小限制，LCD12864只能豎著安裝，且屏上僅顯示溫度、濕度以及工作狀態(tài)。將靜態(tài)部分制作成固定背景底圖，其他部分制作為動態(tài)顯示。溫濕度值用10×20點陣數(shù)字顯示，狀態(tài)標(biāo)志用圖片方式顯示。

(2)操作按鍵設(shè)置4個點觸按鈕開關(guān)，分別為選擇、增、減、啟動(見圖18.12)。按鍵接單片機(jī)外部中斷，可確保不漏鍵。按鈕帽是從壞筆記本電腦的鍵盤上拆下來的，還算規(guī)整。

圖18.12 操作按鍵

裝配效果如圖18.13所示。

圖18.13 裝配

編程語言

程序我是用BASCOM-AVR編寫的。

BASCOM-AVR是集編輯、編譯、仿真、程序下載于一體的AVR單片機(jī)開發(fā)環(huán)境。BASCOMAVR為結(jié)構(gòu)化BASIC語言，與Visual Basic/Quick Basic高度兼容，它簡要清晰，易于理解掌握。它提供豐富的數(shù)據(jù)類型，結(jié)構(gòu)化、模塊化的程序設(shè)計，大量面向通用I/O和專用外設(shè)的操作語句，為增強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)的實時性，支持匯編語言混合編程。此編程語言擴(kuò)充了許多通用單片機(jī)外部設(shè)備的專用語句，例如字符LCD、圖形LCD、I2C總線器件、單總線器件、PC鍵盤、矩陣鍵盤、SPI總線器件等。

對此制作感興趣的讀者可以到qq群657864614下載相關(guān)源代碼。