门

虽然2016年春天快到了，但是在北国的天津最近迎来了较大的气温，人们正在添加衣服，家里的鱼缸加热器坏了，热带鱼群越来越不愿意游泳。

基于小编的工作是在日企做研发设计的，材料技术神马的都不是问题，于是乎，就有了DIY一套智能的温控加热系统的想法。闲话少说，就让小编带领大家走进DIY的世界吧。LET’S GO…

元器件准备

元器件	型号	功能用途
温控器	E5CN-Q2HBT欧姆龙	调节控制温度，DIY主要部分
加热棒	E6A46-AB12坂口电热	功率400W加热
固态继电器（SSR）	G3NA-220B欧姆龙	瞬间对加热棒进行通电断电控制
热电偶	E52-CA15AY1.6 欧姆龙	反馈温度
开关	RK1-11 SOKEN	电源开关
保险	FUJI3A	保护电流过大、线路烧毁短路
端子台	220-6 SATO	接线使用
指示灯	200-250V SATO	线路通断指示

主要是元器件就是上述这些，当然还需要一些辅助的材料和工具：

电烙铁、焊锡丝、吸锡器、壁纸刀、手锉、L型六角扳手、偏口钳、剥线钳、U型端子及压钳、电钻、手锯、游标卡尺、绝缘硅胶、铝板、绑带、导线若干、热缩管、电源插头、接线端子及插头等。

原理介绍

首先介绍的温控器，这次本来想使用山竹（YAMATAKE）的SDC15系列温控器，个头比较小，开始盒子打孔也是按照这个小个的温控器制作的，可后来电气部分配线的时候才发现这款温控器的功能过于简单，不能实现对SSR的供电（12V），还需要追加一个外接电源。于是，就换了一款欧姆龙的温控器。这款的功能就太强大了，通过原理图大家也能感觉出来。

温控器顾名思义就是对温度实时的监控，通过连接热电偶，把待测环境的温度值（PV）转化为数字信号。并且能够通过设定值（SP），实现对加热棒的瞬时通断电。一般的加热棒升温都很快，比如说通电几秒钟，哪怕1-2秒，温度变化值也会有10-20度左右，这样是不能实现恒温的，但温控器可以通过比例积分微分（PID）调节，将设定值SP和实时温度值PV建立起时序曲线，进而通过SSR控制加热棒通电状态。这样就能够实现温度恒定的控制了。

下面介绍固态继电器（SSR），大家可能对这类继电器接触的比较少，而经常接触的是那些机械式的继电器，通过电磁吸合的那种。这种固态继电器能够频繁的通断，来达到控温的目的。但需要注意的是输入端是需要5-24V的电压的，这就是前面提到的，更换欧姆龙温控器的原因。

下面是小编用EXCEL用时3个小时，一根线一根线设计作成的电路图，可能会有读者看不懂，但相信学过电路的米粉们看这个就跟吃饭一样简单了。

设备部分制作

接下来我们就要开始真正的制作阶段了，首先是对这套温控系统的布局设计，以及如何安装固定进行研究。由于我是我们部门的电气担当，对设备这块也不是很在行，还好有我们部门的同时帮我设计。

第一步，在盒子上固定温控器，根据测量开始开方孔。由于盒子上盖材料是钢化玻璃的，刀子直接划不透，只能先用电钻打出一排小孔，在进行切断。

后来，我建议还是用电烙铁烫化吧，这样一会锉平的时候也容易一点，这步其实是最困难的一步了，因为是在盒子掏一个方孔出来，难度挺大的。

第二步，打完孔后开始用手锉将边缘锉平，因为电钻打孔、烙铁烫化的尺寸肯定会小于温控的尺寸，在一点一点的进行修正，知道最后将温控器完整的放到盒子中。

本来开始就是因为这款温控器才选的这个盒子，可后来不得不更换温控器，也导致盒子上面突出一部分，影响了美观。不过性能倒是提升了。有失必有得吧。

第三步，接下来就是安装开关、保险、指示灯了，因为盒子下面的材料是塑料的，用烙铁烫化很容易，就是味道很刺鼻，不得不戴着口罩进行作业。烫完后，再用壁纸刀进行边缘修正。

制作好了，大家比较一下吧，还是蛮不错的吧，左边是保险丝座，中间是电源指示灯，最右边是开关。保险座和指示灯里面是有螺纹进行固定的，开关则是通过自身的卡子进行固定。

第四步，安装固定热电偶和加热棒，因为这套加热装置是要安装在鱼缸上面的，玻璃表面如何让固定？以及怎么保证加热棒的末端接线部分不沾到水花造成短路，还有就是要安装固定方便。和我们同事简单商量了一下，准备用一个L型的铝板作支撑，再通过一小铝块进行加热棒和热电偶的固定。测量加热棒和热电偶的直径，进行打孔。

由于是在办公室制作的，没去加工车间，只能用手扶着打孔（很危险，希望大家不要像我一样偷懒），于是乎就发生了下满悲催的事情。

打孔的时候，摩擦产生热量，物件升温很快，和同事没形成默契，果断放手的时候，被电钻刮掉了手指上的一小块肉肉，很是疼痛啊。不过这也不能降低我DIY的热情，尤其是当我步入其中的时候，这点小伤根本不算什么，贴上个创可贴继续作业。

第五步，L型固定铝板制作。根据鱼缸的大小以及安装位置对铝板测绘、锯断。

锯断完成后对边缘进行打磨锉平处理，并根据尺寸弯折，以便将来安装在鱼缸上。

第六步，对加热棒接线端的安全性进行检查处理，因为将来加热棒直通220V电源，又是放在水中，不得不谨慎的检查一下。再用电烙铁焊接以便，确保接线牢固。

第七步，对加热棒末端进行绝缘处理，涂抹绝缘硅胶，完成后放在加热块上进行加热，温度设定在200度。其实这套加热装置的也是我之前制作的一套，用来测定产品使用的，和这次制作的原理是一摸一样的，只不过配线比之前的稍微难度大一点，因为盒子里面的空间太小。

第八步，在铝板上打通孔，和安装固定块匹配。这种设计有效的防止了将来挂在鱼缸的玻璃壁上会出现脱落掉入水中的情况。

通过顶丝将热电偶和加热棒牢固的安装在固定块上，从侧面看效果挺满意的。

到此设备部分的安装就完成了，接下来就是我最拿手的电气部分配线安装了。

电气部分配线

其实这部分也没什么难度，肯能是因为我已经习惯了的缘故吧，就简单的和大家说一下吧。首先是按照之前画好的电路图就行保险丝、开关、指示灯的连接。这里给大家普及一点小常识，方便大家以后也有类似的制作的时候使用。我们都知道咱们平时使用的220V三相电中带点的是火线（L），所以保险丝一定要串接的火线上，保险在烧断的时候也能安全的切断带电的火线。还有就是保险丝的选择，一定要根据自己的电路进行欠当选择，不然达不到保险作用。比如说我这套加热装置，加热棒是主要负载，加热棒的参数：240V,400W，也就是说额定电流不到2A，所以我选取的保险丝是2-3A的。

U型端子的压着，还有接线端子的制作，给大家看一下，我做的还不错吧。嘿嘿。。。

小有成型了，在焊线的时候一定要记得添加热缩管啊，这样能够有效的防止短路，漏电现象发生。插头也制作完成，这种插头是110V用的，我们单位是日企，使用的电压也都是110V，实在找不到220V的，就用这个替代吧。

接下来是温控器、SSR的连接，由于盒子里面的空间太小，再加上使用端子台，接线的难度很大。好在最后还是顺利的完成了，美观程度上只能说一般，自己并不是很满意，主要是没法走线。

偷懒了，用双面胶进行固定吧，正规是应该打孔用螺丝固定的。

盒子里面的布线完成，甩出来的几根线分别是接电源、热电偶、加热棒使用的。外面的配线就比刚才舒服多了，线接完后再用网带进行固定。

迫不及待的进行了通电测试，一次性点亮，测量输出电压215V，还是没问题的。

整体的展示一下，这套恒温加热装置基本上是完成了，取个名字吧，思来想去也想不出什么好名字，暂且就叫它“智能温控加热器”吧。

温控器调试

接下来是温控的调整了，上次调试欧姆龙的这款温控器已经过去很长时间了，基本上都忘了，又从新通过电脑上的资料回忆了一下，设定还是挺复杂的，主要是功能太多了，我们这里只是使用了最简单智能控温功能，这款温控器还能连接报警器，通过上下限的设定进行报警。还能连接电感线圈，通过测定电流的大小，判断温度的变化，还可以进行反向设定，也就是冷却控制等等，反正使用说明书大概有400页。

这套加热装置需要做的仅是将测定通道设置为5通道，是根据热电偶的型号：K系列进行设定的。

将控制方式设置成为PID控制，而不是简单的ON/OFF控制，刚开始原理介绍的时候也说过了。然后就能进行自动调整了，让温控器根据热电偶、加热棒使用环境来测绘效果最优的时序曲线。

安装使用

回到家里进行安装啦，看我左右护法保护的小鱼缸。里面一共8条热带鱼，加一个清道夫再加一个异形鼠。

使用双面胶将L型铝板固定在鱼缸的玻璃壁表面。将热电偶、加热块插入到水中。

细节部分展示，大家可能会担心，这样加热棒会不会烫到小鱼啊？其实，我给鱼缸加热的最高温度也不会超过25度，所以不用担心小鱼游到旁边会被烫到的。

安装部分后面展示，和增氧机之间也没有出现任何干涉现象。

使用视频

下面给大家录制了一小段视频

总结

这套智能的加热系统勉强的算是能够使用了，不过里面还是有一些问题存在的，也是我欠考虑的地方。比如说，关于比热容的问题，加热棒的材质是不锈钢的，由于面积小，加热介质又是水，加热效果不是很好。后面我想制作一个面积稍大一点的铁块，先将加热棒插到铁块里面，再通过铁块对水进行热传递。

不过在制作过程中还是充分的体验到了DIY的乐趣，制作的时候，我在办公室的组立区尽头可投入了，我们领导进去看到我在干活，问我做什么呢这么聚精会神，饭都不去吃！我都没好意思和他说我在干私活！嘿嘿。虽然在制作中还把手指弄伤了，不过当做成后还是蛮有成就感的。