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:
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)Комментарии (24)
mindjammer
24.11.2016 15:39-5можно себе целую комнату для вейпа замутить с такой штукой. :)
vasimv
24.11.2016 15:44+1Я первые разы не в ванной комнате, а в жилой включал — потом пару часов проветривал, да. :)
GoldJee
24.11.2016 16:16+1Исходя 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.vasimv
24.11.2016 16:44Более 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.
GoldJee
24.11.2016 17:00Как 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.
Arezus
24.11.2016 17:36Единственное 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.
Tutanhomon
24.11.2016 16:56ну 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 )vasimv
24.11.2016 17:47Маломощные 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.
Tutanhomon
24.11.2016 17:48Зачем же глицерин — я про воду
Tutanhomon
24.11.2016 17:56
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.
ilyaplot
24.11.2016 17:09А зачем пропиленгликоль используется? Для текучести? Глицерин же дает больше пара.
vasimv
25.11.2016 04:50+1Да, 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.
kAIST
24.11.2016 20:43Только 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? )vasimv
24.11.2016 22:40Материалы 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.
jar_ohty
24.11.2016 22:26А 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)?
vasimv
24.11.2016 23:59То 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.
Fuzzy_Waters
в затяг не кури