PICとデジタル温度センサーを使用した新型パン生地発酵器

装置の概要

PICとデジタル温度センサーを使用した新型パン生地発酵器
PICとデジタル温度センサーを使用した新型パン生地発酵器

以前に製作した発酵器はDM35Zと言うアナログ式のセンサーだったのでAD変換が必要で温度の較正も必要だった。そこでPICとデジタル温度センサーDS18B30を使用したAD変換や温度較正の必要のないパン生地発酵器を製作しました。また手軽に設定温度が変えられ、24時間タイマー機能を持たせました。設定温度とタイマー時間設定は押しボタンSWで設定出来、表示には液晶表示器SC160BSLBを使用しタイマー設定時間、タイマー残時間、設定温度、発酵器内温度を表示します。発酵器は発泡スチロール箱の発酵容器と制御ボックスとから成ります。私はパン生地容器には四角いジップロックを使っています。

デジタル温度センサーを使用した発酵制御器LCD表示部
デジタル温度センサーを使用した発酵制御器LCD表示部
デジタル温度センサーDS18B20
デジタル温度センサーDS18B20

発酵容器及び制御器
発酵容器及び制御器
加熱用電球取付け板
加熱用電球取付け板

発酵器作動中
発酵器作動中
パン生地容器
パン生地容器

構造及び仕様

デジタル温度センサーにはDS18B20を使用しPIC16F88で制御します。加熱用ヒーターには12V3Wの豆電球を4個使用します。24時間タイマー機能を持ちLCD表示器にタイマー設定時間、タイマー残時間、設定温度、現在の発酵器内の温度を表示します。発酵器内の温度は小数点以下2桁まで表示します。タイマー用押しボタンSWと温度用押しボタンSWで時間と発酵器内温度を設定します。発泡スチロール箱の内寸は30cmX20cmX13cmです。

回路図

PICとデジタル温度センサーを使用したパン生地発酵器回路図
PICとデジタル温度センサーを使用したパン生地発酵器回路図

電源にはDC12VのACアダプターを使用します。12Vを3端子レギュレーターで5Vに落としPIC16F88を動かします。ヒーターの電球はPWM信号でFETを通して駆動されます。デジタル温度センサーのデータはPICに送られそのデータに基づいてPWMのデューティー比を変化させます。温度センサーはパラサイトパワーで動かしますので配線は2本だけです。タイマーがタイムアップしたときには圧電サウンダーに断続信号を与へてビープ音を出します。

制御方法

ヒーターの制御は発酵器内の温度と設定温度の差が大きいときはPWMのデューティー比を大きくし、差が小さくなったらデューティー比を小さくし最終的に発酵器内の温度と設定温度が等しくなるような一定のデューティー比に収まる様にします。温度センサーDS18B20はパラサイトパワーで動かすので温度測定中はRA3の出力をHighにして強いプルアップを掛けます。測定精度を12ビットにし温度を小数点以下2桁までもとめます。(DS18B20日本語マニュアルはここにあります。)

ポートの割付け
PIN番号 ポート名 入出力 機能
17 RA0 デジタル出力 LCD制御
18 RA1 デジタル出力 LCD制御
1 RA2 デジタル入出力 温度センサー入出力
2 RA3 デジタル出力 温度センサープルアップ出力
3 RA4 デジタル出力 NC
4 RA5 デジタル入力 NC
15 RA6 デジタル入力 温度設定
16 RA7 デジタル入力 タイマー時間設定
6 RB0 デジタル出力 加熱用PWM出力
7 RB1 デジタル出力 圧電サウンダー出力
8 RB2 デジタル出力 LCD表示
9 RB3 デジタル出力 LCD表示
10 RB4 デジタル出力 LCD表示
11 RB5 デジタル出力 LCD表示
12 RB6 デジタル出力 NC
13 RB7 デジタル出力 NC

プログラム

プログラムソースはかなり複雑で簡単に説明出来ないのでHEXプログラムだけを載せます。

PICとデジタル温度センサーを使用したパン生地発酵器HEXプログラム

[DS18B20マニュアル-Ne] [1wireデジタル温度センサーをPICで制御する]のHPを参考にさせて頂きました。

使い方

電源SWを入れるとLCDに数字が表示され発酵器が働き始めます。左側から [Tim] タイマー設定時間、[rst] タイマー残時間、[Tmp] 発酵器設定温度、[new] 発酵器内現在温度 をあらわします。左側の押しボタンSWを押すとタイマー設定時間が1時間ずつ減り0まで行くと24に戻ります。(24,23,22----2,1,0,24,23---)デフォルトは24時間です。24時間以上使用する場合は 0に設定しタイマーをOFFにします。右側の押しボタンSWを押すと発酵器設定温度が1℃ずつ上がります。設定温度範囲は23〜32℃でデフォルトは26℃です。設定温度は電源を切っても記憶されます。タイムアップするとビープ音がなるので電源を切ります。ビープ音は1分おき10回なります。

LCD表示と押しボタンSW
LCD表示と押しボタンSW

使ってみると

設定温度に達するまでは豆電球が明るく点き段々と暗くなり設定温度に達すると一定の明るさになります。温度誤差は±0.1℃程度です。

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