Низкотемпературная программируемая печь требуется для решения многих технологических процессов, в моем конкретном случае была задача сделать контроллер, который бы позволял задавать температурные кривые привязанные к запрограммированным интервалам времени. Так сложилось что многие материалы после этапа их экструзии испытывают стресс в своей структуре из-за разностей давления в разных его участках и слоях и когда вы начнете их обработку, материала с которого не был снят стресс — может деформироваться — вплоть до полного разрушения.
Экструзия пластика – это технологический процесс непрерывного формования изделия путем механического продавливания нагретого полимерного материала(в зависимости от типа полимера) через формующую головку с отверстием, которое соответствует профилю готового изделия.
На производстве где я работал — мы занимались так же производство конструкционного пластика, листов и прутков. Полимеры использовались разные, и некоторые из них нуждались послеэкструзиционной обработке — один из этапов данной процедуры — снятие стресса материала:
1. Первый этап — нагрев с определенной скоростью нарастания температуры — которая зависит от толщины изделия
2. Второй этап — удержание температуры в определенном заданном временном отрезке
3. Третий этап — этап охлаждения, во время которого происходит плавный сброс температуры согласно произведенным расчетам — расслабление
От меня требовалось разработать и изготовить контроллер управления нагревательным теном, обратная связь должна была осуществляться отталкиваясь от показаний промышленной термопаре — честно признаться это был 2012 год и я уже даже не помню что там было использована за термопара, но это был мой первый опыт работы с данным типом датчиков. Проектирования и изготовление самой печи было снято с моих плечей — для этого были специально обученные люди и мне довелось работать со уже изготовленной камерой в которой размещалась высокотемпературная турбина\вентилятор и ТЭН.
Низкотемпературная программируемая печь также имеет в своем составе турбину/вентилятор, который был призван равномерно распределять температуру в камере и слоях полимеров. Так как размер печи были довольно не маленький, а количество загруженного материала могло быть абсолютно разным — наличие данного устройства просто обязано было иметь место. Если мне не изменяет память, то у нас использовался выносной двигатель вентилятора — момент вращения передавался через вал внутрь камеры нагревания через длинную металлическую шпильку из-за естественных проблем избыточной температуры внутри самой печи — температура которой могла легко повредить двигатель системы распределения тепла.
ТЭН был мощностью около 2кВт — тут я если честно не помню, но я использовал симисторы для их включения выключения которые были рассчитаны на токи значительно выше 10А.
Итого имеем в структуре низкотемпературной программируемой печи следующие узлы(см. фото ниже):
1. Контроллер в моем случае был выбран USB/UART конвертер на базе STMDiscovery. Который отправлял значение температуры с термопары(измеренное через внешний АЦП с точностью в 24бита-20 используемых) по UART на компьютер. Приходилось делать компенсации измерения, так же еще важна была температура холодного подключение и т.д. Были сделаны все компенсационные учеты — что бы на выходе получать наименьшую погрешность измерений.
2. Вентилятор для равномерного распределения температуры в камере печи — с высокотемпературным двигателем вынесенном за пределы печи.
3. Семисторный ключ, развязанный через оптическую пару для включения или выключения термопары со всеми возможными светодиодными индикаторами режима работы, потребляемого тока и т.д.
4. Софт, который управлял всем парадом — написанный в VisalBasic для Windows. Интерфейс довольно простой, что бы даже человек никогда не работавший с данной программой смог быстро её освоить.
5. Эталонный измеритель температуры с аварийным отключением ТЭНа если температура вырастит выше допустимого значения — для защиты материала помещенного в печь для обжига. Он как бы денег стоит, а заглючивание моей системы хоть и маловероятно, но возможно.
На все про всё было выделено мало времени, да и признаться честно — опыта я ранее не имел в разработки как ПО для Windows так работы с термопарами. Я нашёл старую плату с посадочным местом — совместимым для АЦП который я купил на радио рынке, и начал напаивать элементы и провода — просто на коленке, так что прошу не судить меня строго…
плату с кучей проводов. Сейчас смотрю на это фото и плачу…
Создание графика температурной карты было осуществлено методом добавления индивидуальных точек в каждый конкретный момент времени. Мне показался этот метод довольно простым и наиболее оптимальным. Много лет спустя совершенно случайно я обнаружил что давно уже существуют промышленные готовые контроллеры — которые создавались специально для подобных задач. Для меня же спустя время я могу сказать это был очень интересный и не забываемый опыт, которым наконец решил поделиться через данный веб сайт. Спасибо, что дочитали до конца, надеюсь было хоть немного интересно.
Смотрите также другие наши работы в разделе — МАСТЕРСКАЯ, где можете найти возможно, что-то еще интересное для вас. Есть у нас небольшой и скромный канал YOUTUBE — будем также рады если вы его посетите и поддержите нас лайками и подписками.