Самодельная дымомашина

Для демонстрации стимпанковского косплея понадобилась дымомашина (ну какой же стимпанк без дыма?), но на месте выступления ее не оказалось. Недолго думая, решил сделать свою маленькую дымомашину, с терморегулированием, дистанционным управлением (применялся контроллер ESP-12E) и батарейным питанием. За основу взял уже описывавшуюся дымелку с измерением температуры, но немного усложнил схему для улучшения характеристик.



Самым сложным элементом оказалось изготовление спирали и системы подачи смеси глицерина с пропиленгликолем. После пары экспериментов, остановился на шестивитковой спирали диаметром примерно 12 мм, намотанной из «косички», свитой из 7 титановых жил 0.29 диаметром. Вообще, лучше было бы взять более толстый провод и обойтись без «косички», но под рукой был ограниченный выбор материалов. Получившаяся спираль имеет сопротивление около половины ома, что дает теоретическую мощность для 12 вольт в 240 ватт (на деле — мощность нагрева будет меньше, из-за необходимости удержания температуры на отметке в 210-230 градусов).

Провод спирали после свивания в косичку и намотки (мотать надо на трубку меньшего диаметра, так как титан очень упруг) лучше промыть и прокалить (подавая 12 вольт с батареи до красного каления, чтобы устранить попавшие органические загрязнения (жир с пальцев и тому подобное).

Вообще была идея сделать нагреватель в виде заполненной машинным маслом медной трубки со спиралью внутри, что бы гарантировало практически полную равномерность нагрева и позволило бы сделать гораздо более мощный нагреватель, но под рукой не оказалось нужных материалов.

С подачей жидкости пришлось повозиться, так как она должна быть, с одной стороны, непрерывной и равномерной, а с другой — еще и не слишком обильной. Под рукой была водяная помпа, которая не имела регулировки подачи, поэтому остановился на следующей конструкции — перфорированная силиконовая трубка диаметром 5мм (полтора десятка отверстий сверлом 1.2мм), обмотанная ватой, поверх которой и располагается спираль. Так как помпа гонит гораздо больше жидкости, чем вытекает через вату — конец трубки идет в тот же самый резервуар, откуда помпа забирает состав. Сам резервуар представляет из себя напечатанную на принтере чернильницу-непроливайку, которая находится под собственно спиралью и, ко всему прочему — собирает капли жидкости, которые с нее стекают.

Надо сказать, что неплотное прилегание спирали к вате (или даже просто слишком длинные выводы у спирали, которые не контактируют с жидкостью) приводят к неравномерному нагреву, что вызывает запах гари и дело может даже закончиться возгоранием. Из-за этого невозможно делать слишком большую или длинную спираль, ограничивая мощность. Поэтому методика была такой — поверх дырявого участка трубки наматывается прямоугольник ваты (в магазинах для вейперов она в таком виде и продается), затем полученный ватный цилиндр с трубкой внутри — вкручивается в спираль, как по резьбе.

В качестве вентилятора взял 12-вольтовую турбину, которую hobbyking как-то продавал за сущие копейки. Помпа — водяная китайская (из-за того что она была расчитана на 6 вольт, пришлось добавить еще dc-dc преобразователь на LM2596), подключена параллельно вентилятору. Питается машинка от 3S Li-Pol батареи 2.6 Ампер-часа с рейтингом 40C.

Схема:

image

Фрагмент кода управления (довольно грубая регулировка, не хотелось возиться с PID-контроллером и его настройкой), функцию pulse_heat_coil() вызываем с нужным промежутком для нагрева (рекомендуется в 10-20 миллисекунд). Для более точной регулировки — нужен как минимум второй АЦП (для одновременного измерения напряжения батареи) и отдельный от wifi контроллер (как в описанных мною модах для вейпинга на stm32 и arduino mini pro). Вентилятор с помпой лучше включать за несколько секунд до нагревателя и выключать через десяток секунд после, во избежание неприятных инцидентов.

// Measure coil resistance (and put it into coil_input)
#define TEST_RESISTOR 25
#define HALF_PULSE_RANGE 1.6
#define STOP_PULSE_RANGE 1.7

float coil_input_zero = 0.001;
float coil_input_zero, batt_input, coil_resist;

void measure_coil() {
  // Measure battery voltage (only possible when heater on)
  if (digitalRead(HEATER) == HIGH)
    batt_input = analogRead(A0);

  // Turn off heater
  analogWrite(HEATER, 0);
  digitalWrite(HEATER, LOW);
  delayMicroseconds(10);
  
  digitalWrite(TESTPIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  coil_input = analogRead(A0);
  digitalWrite(TESTPIN, LOW);
  delayMicroseconds(10);
  if (coil_input_zero == 0.001)
    coil_input_zero = coil_input;

  coil_resist = TEST_RESISTOR * ((float) coil_input / (float) batt_input - 1);
} // void measure_coil()

// Make coil heating pulse with thermocontrol
void pulse_heat_coil(int pulse_delay) {
  float curr = (float) coil_input / (float) coil_input_zero;
  
  if ((coil_input < 1023) && (curr < STOP_PULSE_RANGE)) {
    if (curr > HALF_PULSE_RANGE)
      analogWrite(HEATER, PWMRANGE / 2);
    else 
      analogWrite(HEATER, PWMRANGE-1);
    delay(pulse_delay - 1);
  } else {
    analogWrite(HEATER, 0);
    digitalWrite(HEATER, LOW);
    delay(pulse_delay - 1);
  }

  delayMicroseconds(50);
  measure_coil();
} // void pulse_heat_coil(int pulse_delay)

Similar posts

Ads
AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More

Comments 24

    –5
    в затяг не кури
      –5
      можно себе целую комнату для вейпа замутить с такой штукой. :)
        +1
        Я первые разы не в ванной комнате, а в жилой включал — потом пару часов проветривал, да. :)
        +1
        Исходя из каких соображений ты считаешь, что вместо косички было бы лучше использовать толстый одножильный проводник? Косичка дает большую площадь испарения, поэтому теоретически должна быть лучше.
        Если проводить аналогию с парением электронных сигарет, там есть даже такой вид нагревательных спиралей — порнокойлы. Они действительно дают больше тумана при прочих равных.
          0
          Более равномерный прогрев провода. В такой многожильной косичке — тепло от одного плохо передается к другому, что при большой суммарной мощности и тонком проводе собственно жил грозит даже расплавлением отдельных жил. Ну и просто равномерно свить 7 жил титанового провода — тоже не слишком простая задача.
            0
            Как я понимаю, нагревательный элемент зажат с двух концов. Значит, напряжение на каждом отдельном проводнике одинаковое. Если нагреватель свит аккуратно, длина проводников примерно одинаковая. Следовательно, примерно одинаковым будет ток и выделяемая мощность. У титана хорошая теплопроводность, как у многих металлов. Поэтому даже при неплотном прилегании проводников по всей длине, они успеют выровнять температуры за малое время. За счет капиллярного эффекта жидкость будет подтекать к каждой жиле, обеспечивая отвод тепла не только с краев нагревателя, но и из внутренних его жил.
              0
              Единственное что может повлиять на равномерность нагрева в данном случае — межвитковое КЗ, как мы знаем. А в остальном, согласен, как вариант можно попробовать какой-то аналог клэптона дикого применить.
          0
          ну какой же стимпанк без дыма?
          Или все же без пара? :)
          Из таких соображений можно было бы сделать ультразвуковой испаритель — внешне похоже, зато проветривать потом не надо, да еще и полезно )
            0
            Маломощные медицинские, например, глицерин просто не могут распылять, не тянут. Волшебства не будет, нужен ультразвуковой испаритель в десятки, если не сотни ватт. Для здоровья окружающих будет явно не очень полезно.
              0
              Зачем же глицерин — я про воду
                0

                Разбирал, там испаритель — сантиметр в диаметре, плюс вертилятор который конит пар. Остается только решить вопрос герметичности.
                А если еще программно управлять скоростью вентилятора, можно тот еще паровоз замутить :)
                К слову, интересно было бы посмотреть, к чему именно дым-машина делается.
                  +1
                  Вода дает в разы меньше пара
              0
              Интересно, а с водой так получится? Самодельный увлажнитель сделать.
                0
                Вода закоротит спираль)
                  0
                  Почему бы и нет? Береги обои… они отклеятся.
                  0
                  А зачем пропиленгликоль используется? Для текучести? Глицерин же дает больше пара.
                    +1
                    Да, больше для текучести (процентов 20-30 в составе). Помпа для воды предназначена, даже на смеси с пропиленгликолем — издает весьма странные звуки. Чистый глицерин, боюсь, ее убьет просто. :) Ну и ватка легче увлажняется.
                    0
                    Только сегодня гуглил на тему портативных дым-машин, так ничего и не нашел. Мне нужно для всяких съемок на улице. Сначала хотел попробовать взять обычную дым-машину, но минимум что нашел на 400Вт. То есть надо брать автомобильный аккумулятор, инвертор на 220 и все эти вещи тащить в иногда труднодоступные места.
                    Во сколько обошлось изготовление этого девайса? Долго ли работает от заряда аккумулятора? Какой расход жидкости?
                    Если что, сможете сделать примерно такой же под заказ? )
                      0
                      Материалы там недорогие, самое дорогое — аккумулятор (тысячи полторы рублей), остальное вместе — примерно столько же (хотя, вентилятор-турбина может дорого обойтись, если не найти со скидкой). Могу на заказ сделать, или даже просто эту продать после демонстрации косплея — навряд ли оно мне нужно будет потом. Цена будет выше стоимости материалов, конечно. :)

                      Жрет оно около 20 ампер (зависит от мощности нагревателя), соответственно от 2.6 а*ч аккумулятора будет работать теоретически около семи-восьми минут. Но непрерывно оно плохо будет работать, из-за отсутствия контроля падения напряжения батареи — надо ставить какой-то другой контроллер со вторым входом АЦП (например, ардуинку можно было бы поставить, но мне обязательно нужна была с дистанционным управлением). Да и пластик каркаса может поплыть под постоянным нагревом.

                      Для улицы еще неплохо было бы поставить контроль температуры внешней. Впрочем, в арудинке той же есть датчик температуры чипа, я его как раз для такой цели использовал в моем вейпинг-моде. Потребление жидкости не мерял, на глазок — около пяти-десяти миллилитров в минуту.
                      0

                      А зачем использовать в качестве нагревателя такой экзотический и неприятный (горит при красном калении, сопротивление сильно зависит от температуры) металл, как титан? Почему не традиционные нихром, алюмель или фехраль (он же кантал А1)?

                        0
                        То что сопротивление зависит от температуры — это как раз его плюс, для данной цели — регулятор температуры как раз по этому принципу и работает. То что сам горит — это неприятно, но там скорее загорится глицерин с пропиленгликолем (если очень сильно неравномерный нагрев будет), чем спираль. Можно было бы, скажем, никель или нержавейку использовать, но с нержавейкой сложнее контроль (нужно большее разрешение АЦП, так как изменение сопротивления от температуры меньше), а никеля под рукой нет. С канталом вообще непонятно как температуру контролировать, а перегрев глицерина дает едкие канцерогенные пары, что неприемлимо. Ну и титан совсем несложно найти.
                        0
                        А не пробовали намотать стальную mesh сетку вместо ватки? Должна быть понадёжнее ватки по идее…
                          0
                          Нет, сетки под рукой нет, никогда с ней дела не имел. Надо будет попробовать как-нибудь…
                          +1
                          Честно говоря, для 200 Ватт пара как-то слишком мало :)

                          Only users with full accounts can post comments. Log in, please.