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[教程] 自制恒温水箱(加热致冷两用)

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发表在  2018-1-11 17:16:27  | 显示全部楼层 | 阅读模式
开篇,准备需要的材料

学点儿DIY|自制恒温水箱(加热致冷两用)

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-这里我们需要的材料主要有:温度控制模块,4mm散热风扇,带风扇的散热器,一块小散热片,DC5.5插座,3色LED灯,温度保护开关,船型开关,钮子开关,降压模块,还有制冷片。

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-半导体制冷片,也叫热电制冷片,是一种热泵,两端可分别吸收热量和放出热量,想必很多人都了解过,这里我就不详细介绍了。但是你以为他就只能制冷吗?那你就图样了,当两极反接时制冷片的冷热面会倒置,让原来的冷面产生制热效果,而这就是我们想要的。


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-图,“半导体制冷片原理”来自百度百科


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-温控板是从马云家买到的,因为直接买成品板子会少走许多歪路,不过也会贵一些,14元。不过因为不小心买成了5V供电版,卖家建议电压是6V,所以得要额外添加电源,这个下面再讲

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-用于切换的开关,这里我使用了一个最大电流为6A的船型开关,和一个切换冷热档位用的双联6脚钮子开关

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-降压模块使用了一枚标称5A,最大75W的模块,用来限制制冷片功率

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-同时使用一枚三色共阴LED灯来作为指示灯

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-使用了一块七彩虹神卡G210上的散热器,一块边长4cm的正方形散热片和一个4cm直径的散热风扇

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-此外,用一枚80℃的常闭温控开关做保护开关

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-7805是常见的线性三端稳压集成电路,它预设的输出电压为5V,而他的中间那只引脚其实是采样端,只要改变这个引脚的电压就能改变输出电压,因此我们串联一枚压降为0.7V的1N4007二极管来提升0.7V电压。


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-图 7805引脚定义


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-经过改造之后,我们终于能顺利地使用12V电源点亮温控板而不用担心继电器过压烧毁了
开始动手制作

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-接下来我们要做外壳,因为需要切割亚克力板所以先在白纸上确定好需要的大小


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-然后确定一下大致需要的布局


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-切割亚克力板,这里使用手锯,勾刀或者其他顺手的切割设备皆可,去某宝定制亚克力外壳也是个不错的选择


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-切割完成之后,我们就可以把亚克力外附着的保护胶带层撕掉了,诶……记得有句话说撕膜爽过那啥来着?


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-当保护膜撕掉以后,就能看见金莹剔透的亚克力板了


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-而由于我们要在亚克力板上打孔安装之前已经准备好的元器件,为了保证精确度就必须在打孔之前确定好需要的孔位,才能保证后续正常地安装各个元器件,所以举起手中的油性笔




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-画好打孔位置后,就要实际操作了,这里我便开启了人肉雕刻机模式,使用手钻完成打孔工作,当然各位有更好的工具那自然是极好的,手工打孔非常容易出现误差


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-终于,外壳制作完成,可以松一口气了,接下去便是组装工作,先从大的部分开始,把制冷片嵌入已经开好的孔内


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-再使用704和705两种硅橡胶进行导热,密封防水处理,防止出现漏水或制冷片热端温度过高的情况

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-等待散热器的硅橡胶硬化之后,便可以对制冷片进行测试了,由于还没有浸入水中,所以我们先确定一个较小功率下的电压,来防止后面烧毁制冷片

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左翼的元器件安装完成,接下去是右侧控制部分,首先把用于供电的DC插座与船型开关固定在侧板的开孔处


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-接着密集恐惧症请闭上眼,在开关与插座旁边打上密密麻麻的散热孔来加强降压模块的散热

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-然后举起电烙铁,将开关与DC插座连接,再与DC降压模块连接,完成供电部分


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-把后侧的风扇和温度保护用硅橡胶黏贴上去
-接着可以先使用705硅橡胶完成一部分的亚克力外壳黏贴,注意胶层一定要厚,不要心疼胶水,不然后面漏水就麻烦了。

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-等待一个晚上之后胶层就会完全固化。

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-接下去便能连接剩余控制部分电路了,首先把电源线接入温控模块试验一下,因为继电器暂时不会吸合,所以先用12V直连测试(其实是忘了(/TДT)/)
-用手捏住温控板的探头,确认其能够正常工作。然后把DC降压模块的输出端接入温控板的继电器端。


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-接着开始做前面板部分,首先我们来试验一下三色LED灯,可以看到它能发出红绿蓝三色的灯光,我们将绿作为电源指示,蓝作为制冷,红作为制热,当制热时,红绿光混合发出黄光,制冷时,蓝绿光混合成淡蓝色光,同时用三枚2000欧姆的电阻限流


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-而用于切换冷热档位的钮子开关则需要使用附赠的螺帽固定,并且一定要拧紧,不然滑溜溜的金属在后面松动可就麻烦了,固定之后用硅胶线将六个引脚全部引出

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-接着将LED的负极同电源负极连接,绿色引脚的正极同电源正极连接,可以看到LED已经正常发光了

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-把钮子开关两端的正极同继电器输出端连接起来,两端负极同DC降压模块的负极连接,用热缩管来防止短路

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-将LED的红,蓝两个正极引脚分别与钮子开关中间可以倒置正负极的引脚连接,这样钮子开关就能控制LED的颜色了,同时调整钮子开关能控制中间一路的正负极从而控制制冷片的状态


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-接着使用704硅橡胶把DC降压模块黏贴到亚克力外壳的底座上,散热片正对着散热风扇

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-再把制冷片的导线连接到钮子开关的中间两个引脚上。同样是使用热缩管来防止短路

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-在之前的基础上,将改造过的7805降压模块连接到温控模块的电源端,


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接着我们就能开始测试它的工作状态和输出电压了


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-连接散热风扇,将风扇的黄色测速线剪去,然后把它和制冷片散热器一起连接到电源端


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-再使用705硅橡胶黏贴制冷片所在的亚克力板


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-等待其固化以后,连接温度保护开关以及制冷片上面的风扇,最后使用塑料扎带固定一部分散乱的电线


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-在散乱电线捆绑整理完毕以后,再将中间隔离水槽与控制部分的地方用705硅橡胶粘上一块亚克力板


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-在控制部分使用更加牢固的热熔胶黏上一块小的亚克力板作为基座
-再用热熔胶黏贴我们的温度控制板

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-在控制区四周用热熔胶做四个小的脚垫

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-然后做一块活动盖板将控制部分遮盖

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-此时整体外观

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-然后拿出一卷铝箔,贴上看着稍微有点丑陋的3M胶带


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-将它贴在保温箱的外面

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-再使用AB胶黏贴一层保温泡沫,我们的作品就完成了

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结论分析

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-倒上一杯热奶茶   享受下午的闲暇时光

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-将DC降压模块的电压调制12V


-注入1L与室温同为10℃左右的冷水,

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-把温控模块调至制热档位,恒温38℃,


-再使用一块外置的温度计测量深层水温,可以看到在40分钟之后,温度便稳稳地停在了40℃左右,由于水的体积较大升温较慢,但温度上来之后就可以享受一天的热茶了

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-而制冷方面,由于制冷片热端散热不够充分导致冷端最低只有4℃左右,需要加强散热,且冬天温差较小效果不明显,就使用制冷片直通测试了,致冷端可以稳定在4℃左右

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-其实,这个水箱还有很多应用,至于能怎么用就要发挥想象啦!
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